KR101083222B1 - Transmission device for visible light communication - Google Patents
Transmission device for visible light communication Download PDFInfo
- Publication number
- KR101083222B1 KR101083222B1 KR1020100022394A KR20100022394A KR101083222B1 KR 101083222 B1 KR101083222 B1 KR 101083222B1 KR 1020100022394 A KR1020100022394 A KR 1020100022394A KR 20100022394 A KR20100022394 A KR 20100022394A KR 101083222 B1 KR101083222 B1 KR 101083222B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- visible light
- converter
- light communication
- optical transmission
- led lamp
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
- H04B10/114—Indoor or close-range type systems
- H04B10/116—Visible light communication
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/501—Structural aspects
- H04B10/502—LED transmitters
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/516—Details of coding or modulation
- H04B10/524—Pulse modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/564—Power control
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
본 발명은 가시광 통신용 광송신 장치 및 가시광의 전력 제어 방법에 관한 것이다.
더욱 구체적으로는 상기 광송신 장치는 조명용 LED램프에 직류전원을 공급하는 전력변환부와,
스위칭 구동방식으로 구동되고 상기 조명용 LED램프에 작동전류를 공급하는 구동부와, 외부 네트워크와 연결되어 데이터를 수신 및 코딩하여 상기 구동부로 공급하는 부호화부, 상기 전력변환부 및 구동부, 부호화부의 동작을 제어하는 제어부 포함한다. 또한 상기 조명용 LED램프의 휘도 조절을 위해 검출부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치의 구동부는 스위칭 구동방식으로 동작하기 때문에 전력변환효율과 소자발열 특성이 매우 우수하다. 더욱이 구동소자의 고주파 스위치 구동이 가능하기 때문에 고속 데이터통신이 가능하다. 또한 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치의 전력 제어 방법에 의하면 사용자의 명령에 따른 휘도 조절이 가능하기 때문에 조명용 기기로 매우 적합하다. The present invention relates to an optical transmission device for visible light communication and a power control method for visible light.
More specifically, the optical transmission device includes a power conversion unit for supplying DC power to the LED lamp for illumination;
A driving unit driven by a switching driving method and supplying an operating current to the lighting LED lamp, and an encoder connected to an external network to receive and code data and supply the data to the driver, the power converter and the driver, and control the operation of the encoder. It includes a control unit. In addition, it may further include a detector for adjusting the brightness of the LED lamp for illumination.
Since the driving unit of the optical transmission device for visible light communication according to the present invention operates in a switching driving method, the power conversion efficiency and the element heating characteristic are very excellent. Moreover, high-speed data transmission is possible because the drive element can drive a high frequency switch. In addition, the power control method of the optical transmission device for visible light communication according to the present invention is very suitable as a lighting device because the brightness can be adjusted according to the user's command.
Description
본 발명은 복수의 LED램프를 이용한 가시광 통신용 광송신 장치 및 가시광의 전력 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 고속 데이터 통신을 가능하게 하고 높은 전력변환효율을 제공하는 가시광 통신용 광송신 장치 및 전력 제어 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an optical transmission device for visible light communication and a power control method for visible light using a plurality of LED lamps, and more particularly, to an optical transmission device and a power control method for visible light communication that enable high-speed data communication and provide high power conversion efficiency. will be.
최근 빠른 응답 속도, 긴 수명 그리고 수은 등이 들어가지 않아 인체에 무해한 친환경성 등의 다양한 장점을 가지고 있는 LED램프를 광원으로 이용하는 전자제품 시장이 급격하게 성장하고 있다. 또한 이러한 LED램프를 이용한 전자제품 시장의 발전과 더불어 가시광통신(VLC: Visible Light Communication)시스템을 이용하여 실내 무선통신과 근거리 무선통신 네트워크의 응용에 대한 기대가 이어지고 있다. Recently, the market for electronic products using LED lamps as a light source, which has various advantages such as fast response speed, long lifespan and mercury-free eco-friendliness, is growing rapidly. In addition, with the development of the electronic product market using LED lamps, the expectation of application of indoor wireless communication and near field wireless communication network using Visible Light Communication (VLC) system continues.
LED램프를 이용하여 가시광통신을 하는 기술은 눈에 보이는 빛인 디지털 LED조명과 통신을 융합한 최신 통신 기술로써, LED램프 조명기기에 빛을 변조하는 통신기능의 부가를 통하여 간단하게 무선으로 다양한 멀티미디어 통신서비스를 제공할 수 있는 환경을 구축하는 것을 말한다. 유·무선 음성통신 및 인터넷서비스가 일반화되면서 보다 향상된 정보통신을 위하여 근거리 무선통신 기술이 다양하게 개발되고 있으며 가시광 파장(380~780nm)을 방출하는 LED램프 조명기구를 이용하여 조명과 동시에 통신을 가능하게 하는 가시광통신 기술이 부각되고 있다.The visible light communication technology using LED lamp is the latest communication technology that combines digital LED lighting and communication, which is visible light, and variously wireless communication simply by adding communication function that modulates light to LED lamp lighting equipment. It means to build an environment that can provide services. As wired / wireless voice communication and Internet service are becoming more common, short-range wireless communication technology is being developed in various ways for improved information communication, and communication with lighting is possible by using LED lamp lighting equipment that emits visible light wavelength (380 ~ 780nm). Visible light communication technology is emerging.
이러한 가시광 통신을 하는 가시광 통신용 광송신 장치를 구동하는 방식에는 크게 스위칭 구동방식과 선형 구동방식으로 분류된다. 스위칭 구동방식은 반도체 소자를 스위칭 영역에서 구동시키는 방식으로 전력변환효율 및 구동소자의 발열 특성이 우수하여 대용량 및 고휘도 LED램프 구동회로에 매우 적합한 장점이 있지만, 스위칭 구동방식을 가시광 통신에 적용할 경우 고속 데이터통신의 구현이 어려운 단점이 있다. 스위칭 구동방식을 가시광 통신에 적용할 경우 고속 데이터통신의 구현이 어려운 단점이 있다. 예로써 스위칭 구동장치의 스위칭 주파수가 100KHz 정도로 동작할 경우, LED 도통 전류변화 주파수 허용치는 최대 50KHz로 결정되기 때문에 (주: 통신의 Nyquist rate 이론, 신호 변조(modulation) 시 carrier 주파수는 원 신호 주파수의 2배 이상이어야 복조가 가능하다. LED 스위칭 구동장치의 경우 carrier 주파수는 스위칭 주파수가 되고, LED 도통 전류의 주파수는 원 신호 주파수가 된다. ) 50Kbps(bit per second) 이상의 디지털 데이터 통신은 불가능하게 된다. 이러한 스위칭 구동방식의 느린 동특성으로 인해 LED 전류를 일정하게 제어하면서 고속 스위칭을 하기에는 그 대역폭이 수십kHz 정도로 매우 작으므로 이를 가시광 통신에 적용할 경우 수MHz 이상의 고속 데이터통신의 구현이 어려운 단점이 있어 현재까지 가시광 통신장치로 적용된 사례는 없다. 기존 기술은 이러한 높은 전력변환효율을 제공하는 스위칭 구동방식이 있음 에도 불구하고, 상술한 단점을 극복하지 못하여, 선형구동방식으로 광송신 장치를 사용하였다. The method of driving the optical transmission device for visible light communication in the visible light communication is largely classified into a switching drive method and a linear drive method. The switching driving method is to drive the semiconductor device in the switching area, and it has the advantage of being very suitable for the large-capacity and high-brightness LED lamp driving circuit because of the excellent power conversion efficiency and the heat generation characteristics of the driving device, but when the switching driving method is applied to visible light communication It is difficult to implement high speed data communication. When the switching driving method is applied to visible light communication, it is difficult to implement high speed data communication. For example, if the switching frequency of the switching drive is about 100KHz, the LED conduction current change frequency tolerance is determined to be up to 50KHz. (Note: Nyquist rate theory of communication, the carrier frequency at signal modulation is the carrier frequency In the case of LED switching driver, the carrier frequency becomes the switching frequency, and the LED conduction current becomes the original signal frequency.) Digital data communication over 50Kbps (bit per second) is impossible. . Due to the slow dynamic characteristics of the switching driving method, the bandwidth is very small, such as several tens of kHz, for constant switching of the LED current, so that it is difficult to implement high-speed data communication over several MHz when applied to visible light communication. There has been no application of visible light communication device. Although the existing technology has a switching driving method that provides such a high power conversion efficiency, the above-mentioned disadvantages cannot be overcome, and thus the optical transmission device is used as the linear driving method.
선형구동방식은 스위치와 같은 구동소자를 선형영역에서 동작시키는 방식으로 고속 데이터통신을 구현할 수 있는 장점이 있지만, LED램프로 신호를 보내는 구동소자에 항상 동작 전압이 인가되어 있는 상태에서 LED램프에 전류가 흐르므로 전력변환효율 및 구동소자의 발열 특성이 저조하여 제작단가가 높고 대용량 및 고휘도 구동회로에 적합하지 않은 단점이 있다.The linear driving method has the advantage of implementing high-speed data communication by operating a driving device such as a switch in a linear region, but the current is applied to the LED lamp while the operating voltage is always applied to the driving device that sends the signal to the LED lamp. Because of the low power conversion efficiency and low heat generation characteristics of the driving device has a disadvantage that the manufacturing cost is high, and is not suitable for large capacity and high brightness driving circuit.
또한 가시광통신용 광송신 장치를 조명용으로 함께 사용하기 위해서는 LED램프의 휘도조절이 가능해야 하는데 스위칭 구동방식은 LED램프에 흐르는 전류의 첨두치를 제어할 수 없기 때문에 원하는 휘도를 출력하는데 문제점을 갖고, 또한 수명 및 신뢰성의 문제가 생기게 된다. In addition, in order to use the optical transmission device for visible light communication together for lighting, the brightness of the LED lamp must be adjustable. However, the switching driving method has a problem in outputting the desired brightness because it cannot control the peak value of the current flowing in the LED lamp. And reliability problems arise.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가시광통신 시 고속데이터 통신을 구현하는 가시광 통신용 광송신 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is to provide an optical transmission device for visible light communication that implements high-speed data communication in the visible light communication.
또한 본 발명의 다른 목적은 스위칭 구동방식을 적용하여 전력변환효율이 높은 가시광 통신용 광송신 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an optical transmission device for visible light communication having high power conversion efficiency by applying a switching driving method.
또한 본 발명의 다른 목적은 전력변환효율 및 구동소자의 발열 특성이 우수한 저가형 대용량 구동회로를 가진 가시광 통신용 광송신 장치를 제공하고 본 발명은 가시광 통신용 광송신 장치의 전력변환효율을 높임으로써 현재 사회적 이슈가 되는 에너지 절약에 기여하는 가시광 통신용 광송신 장치를 제공하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to provide an optical transmission device for visible light communication having a low-cost high-capacity driving circuit excellent in power conversion efficiency and heat generation characteristics of the drive element, and the present invention is to improve the power conversion efficiency of the optical transmission device for visible light communication current social issues It is to provide an optical transmission device for visible light communication that contributes to energy saving.
또한 본 발명의 다른 목적은 LED램프를 조명용으로 사용할 시에 사용자의 휘도 조절에 따라 임계범위 전압이 변할 경우, 이 변화에 대응하는 광송신 장치의 전력 제어 방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a power control method of an optical transmission apparatus corresponding to the change when the threshold range voltage changes according to the brightness adjustment of the user when the LED lamp is used for illumination.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치는 조명용 LED램프에 직류전원을 공급하는 전력변환부와, 스위칭 구동방식으로 구동되고 상기 조명용 램프에 작동전류를 공급하는 구동부, 외부 네트워크와 연결되어 데이터를 수신 및 코딩하여 상기 구동부로 공급하는 부호화부, 상기 전력변환부 및 구동부, 부호화부의 동작을 제어하는 제어부로 구성된다.In order to achieve the above object, the optical transmission device for visible light communication according to the present invention includes a power conversion unit for supplying DC power to an LED lamp for lighting, a driving unit for driving a switching drive and supplying an operating current to the lighting lamp, and an external network. And a control unit for controlling the operation of the encoder, the power converter, the driver, and the encoder to receive and code data and supply the data to the driver.
또한 본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치는 사용자의 휘도 명령에 따른 전력 제어를 하기 위해 검출부를 더 포함한다.In addition, the optical transmission device for visible light communication of the present invention further includes a detector for power control according to the user's brightness command.
본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치의 전력변환부는, 펄스폭변조 또는 펄스주파수변조를 통해 원하는 출력전압 또는 출력젼류를 획득할 수 있고, 출력단에 인덕터를 포함하는 DC/DC컨버터를 포함한다. The power converter of the optical transmission device for visible light communication of the present invention may obtain a desired output voltage or output current through pulse width modulation or pulse frequency modulation, and includes a DC / DC converter including an inductor at an output terminal.
상기 가시광 통신용 광송신 장치의 구동부는 스위칭 소자를 포함하고, 이 스위칭 소자와 조명용 LED램프는 병렬 연결되고, 이 병렬 연결 된 상기 스위칭 소자와 상기 조명용LED램프가 상기 DC/DC컨버터의 인덕터와 직렬연된다.The driving unit of the optical transmission device for visible light communication includes a switching element, and the switching element and the lighting LED lamp are connected in parallel, and the switching element and the lighting LED lamp connected in parallel are connected in series with the inductor of the DC / DC converter. do.
또한 본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치의 구동부는 부호화부에서 코딩 된 신호에 따라 온/오프 되어 스위칭 영역에서 고속 동작한다.In addition, the driving unit of the optical transmission device for visible light communication of the present invention is turned on / off according to the signal coded by the encoder to operate at a high speed in the switching region.
본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치의 검출부는 DC/DC컨버터의 출력단의 인덕터에 흐르는 전류를 검출하고, DC/DC컨버터의 출력단의 인덕터의 뒷 단 또는 전력 변화부 뒷 단 중 어느한 곳에 위치한다.The detector of the optical transmission device for visible light communication of the present invention detects a current flowing through the inductor of the output terminal of the DC / DC converter, and is located at either the rear end of the inductor or the rear end of the power change unit of the DC / DC converter.
본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치의 제어부로 입력되는 사용자의 명령에 따른 휘도 조절은 아날로그 방식 또는 펄스폭변조방식으로 한다.Luminance control according to a user's command input to the control unit of the optical transmission device for visible light communication of the present invention is analog or pulse width modulation.
본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치의 출력단의 인덕터는 직류 또는 교류 성분이 포함된 전류원으로 동작한다.
The inductor at the output end of the optical transmission device for visible light communication of the present invention operates as a current source containing a direct current or alternating current component.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치는 구동부의 구동소자가 스위칭 구동방식으로 동작하기 때문에 전력변환효율과 소자발열 특성이 매우 우수하다. 더욱이 구동소자의 고주파 스위칭 구동이 가능하기 때문에 고속 데이터통신이 가능하다. The optical transmission device for visible light communication according to the present invention having the above configuration has excellent power conversion efficiency and element heating characteristics because the driving element of the driving unit operates in a switching driving method. In addition, high frequency switching driving of the driving device enables high-speed data communication.
또한 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치의 전력 제어 방법에 의하면 사용자의 명령에 따른 휘도 조절이 가능하기 때문에 조명용 기기로 매우 적합하다. In addition, the power control method of the optical transmission device for visible light communication according to the present invention is very suitable as a lighting device because the brightness can be adjusted according to the user's command.
또한 본 발명에 따른 조명용 LED램프의 휘도 조절은 LED램프의 전류를 제어하는 것이 아니라 인덕터의 전류를 제어함으로써 오버슈트 구간을 최소화 할 수 있다. 또한 본 발명은 아날로그 회로의 수명에 가장 직접적인 영향을 미치는 전해 캐패시터가 사용되지 않는 장점이 있다. In addition, the brightness control of the LED lamp for lighting according to the present invention can minimize the overshoot period by controlling the current of the inductor rather than controlling the current of the LED lamp. In addition, the present invention has the advantage that the electrolytic capacitor which has the most direct effect on the lifetime of the analog circuit is not used.
또한 본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치는, 기존의 전파 통신에 서로 간섭을 주지 않는다. 따라서 전파의 간섭으로 인한 기기의 오작동을 유발할 수 있는 병원, 항공기 내에서 본 발명의 가시광 통신 장치를 이용하여 필요한 데이터를 전달할 수 있다. 또한 가시광인 조명등에는 모두 설치될 수 있어, 조명등이 설치되는 사무실, 실내 외의 생활 공간에도 설치하여 사용될 수 있다. 따라서 본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치는 이들 조명등의 자리를 대체하는 동시에 데이터 통신 기능을 제공함으로써 홈네트워크, 유비쿼터스 통신 서비스를 제공하는 단말 장치로써 사용될 수 있다. In addition, the optical transmission device for visible light communication of the present invention does not interfere with existing radio waves. Therefore, it is possible to transfer the necessary data using the visible light communication device of the present invention in the hospital, aircraft that can cause the malfunction of the device due to the interference of radio waves. In addition, all of the visible lights can be installed, it can be installed and used in offices, indoor and outdoor living spaces where the lights are installed. Therefore, the optical transmission device for visible light communication of the present invention can be used as a terminal device for providing a home network and ubiquitous communication service by providing a data communication function while replacing the positions of these lights.
또한 본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치는 전력변환효율을 높임으로써 현재 사회적 이슈가 되는 에너지 절약에 기여할 수 있다.
In addition, the optical transmission device for visible light communication of the present invention can contribute to energy saving, which is currently a social issue, by increasing power conversion efficiency.
도 1 은 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치의 블록도.
도 2 는 도 1의 제 1 실시예를 나타낸 가시광 통신용 광송신 장치의 블록도.
도 3 도 3은 도 1의 제 2 실시예를 나타낸 가시광 통신용 광송신 장치의 블록도.
도 4 는 제어부의 구성을 나타낸 블록도.
도 5 는 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치의 전력 제어 방법의 흐름도.
도 6 은 아날로그 방식의 휘도 조절에 따른 전류의 변화를 나타낸 비교도.
도 7 은 펄스폭변조방식(PWM: Pulse Width Modulation)의 휘도를 조절에 따른 전류의 변화를 나타낸 비교도.
도 8 은 도 2의 실시예의 상세회로도.
도 9 는 도 2의 실시예의 도 8과 다른 상세 회로도.1 is a block diagram of an optical transmission device for visible light communication according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of an optical transmission device for visible light communication showing the first embodiment of FIG.
3 is a block diagram of an optical transmitter for visible light communication showing the second embodiment of FIG.
4 is a block diagram showing a configuration of a control unit.
5 is a flowchart of a power control method of an optical transmission device for visible light communication according to the present invention;
Figure 6 is a comparison diagram showing the change in current according to the brightness control of the analog system.
7 is a comparison diagram showing a change in current according to adjustment of the luminance of a pulse width modulation (PWM).
8 is a detailed circuit diagram of the embodiment of FIG.
9 is a detailed circuit diagram different from FIG. 8 of the embodiment of FIG.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 그 구성 및 작동을 설명한다. Hereinafter, the configuration and operation of the embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치의 블록도 이고, 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치의 제 1실시예의 블록도이다. 도 3은 도 1의 제 2 실시예를 나타낸 가시광 통신용 광송신 장치의 블록도이다. 도 1은 도시된 바와 같이, 가시광 통신용 광송신 장치는 전력변환부(101)와, 구동부(103), 부호화부(105), 제어부(104)를 포함한다.1 is a block diagram of an optical transmission device for visible light communication according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a first embodiment of the optical transmission device for visible light communication shown in FIG. 3 is a block diagram of an optical transmission device for visible light communication showing the second embodiment of FIG. As shown in FIG. 1, the optical transmission device for visible light communication includes a power converter 101, a
도 2 및 도 3은, 도 1의 다른 실시예로서 사용자의 휘도명령(106)에 의한 휘도 조절을 위해 조명용 LED램프(108)의 전류제어를 위해 검출부(120)를 더 포함한다.
2 and 3, as another embodiment of FIG. 1, further includes a
본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 전력변환부(101)는 출력단에 전류원인 인덕터(110)를 포함한다. 구동부(103)와 조명용 LED램프(108)는 병렬로 연결되고, 이 병렬 연결된 구동부(103)와 조명용 LED램프(108)는 전류원인 인덕터(110) 에 직렬로 연결된다.The power converter 101 of the optical transmission device 100 for visible light communication according to the present invention includes an
본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치(100)는 사용자의 명령에 따른 조명용 LED램프(108)의 휘도 조절을 위한 검출부(120)를 더 포함하고, 이 검출부(120)는 전력 변화부(101)의 뒷단에 직렬로 연결된다. The optical transmission apparatus 100 for visible light communication according to the present invention further includes a
본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 전력변환부(101)는 AC/DC컨버터와 직렬 연결된 DC/DC컨버터 또는 DC/DC컨버터만으로 된 컨버터 중 어느 하나로 구성되고, 이 DC/DC 컨버터는 출력단에 인덕터가 위치한 모든 종류의 컨버터로 구성된다. The power conversion unit 101 of the optical transmission device 100 for visible light communication according to the present invention is composed of any one of a DC / DC converter or a DC / DC converter only connected in series with the AC / DC converter. Consists of all kinds of converters with an inductor in the output stage.
상기 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 전류원(110)은 전력변환부(101)의 출력단의 인덕터가 그 역할을 한다.The
상기 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 구동부(103)은 스위칭 소자로 구성되고, 이 스위칭 소자는 MOSFET 및 BJT, IGBT, JFET, HEMPT, SCR, THRISTOR 외에 고속 스위칭이 가능한 모든 종류 스위칭 소자를 포함한다. 여기서 고속 스위칭이라 함은 음성신호의 경우 2Mbps, 영상신호의 경우 10Mbps 정도의 속도를 의미한다. 상기 검출부(120)는 저항으로 구성된다.The driving
본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 조명용 LED램프(108)를 작동시키기 위해서는 직류 전원이 필요하므로 상기 전력변환부(101)는 AC/DC변환을 한 후, 상술한 DC/DC 컨버터가 가시광 통신용 광송신 장치(100)에 필요한 적절한 전압 또는 전류로 변환시키거나, 상술한 DC/DC컨버터가 상기 가시광 통신용 광송신 장치(100)에 필요한 적절한 전압 또는 전류로 변환시킨다.Since DC power is required to operate the
상기 전류원인 인덕터(110)는 상기 전력변환부(101)로부터 전압 또는 전류를 받아 본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치의 조명용 LED램프(108)를 동작시키기 위한 전류를 공급한다. 현재 생산되는 일반적인 조명용 LED램프(108)는 약 10mA~350mA의 전류에서 발광하고, 조명으로 사용하기 위해서는 다수의 LED램프에 전류를 공급해야 하므로, 상기 전류원(110)은 고전압, 고전류 동작이 가능한 것으로 한다. 본 발명의 전류원인 인덕터(110)는 직류 또는 직류에 교류 성분이 포함된 전류원으로 동작한다. 본 발명의 인덕터(110)에 흐르는 전류값은 상기 전력변환부(101)의 펄스폭변조 또는 펄스주파수변조를 통해 제어되고, 스위칭 주파수는 통상 상용되는 주파수 수준(100KHz) 으로 동작해도 상관없다. The
상기 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 부호화부(105)가 수신하는 데이터(107)은 외부로부터 들어오고, 상기 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 부호화부(105)는 외부에서 수신한 데이터(107)를 구동부(103)의 스위칭 소자가 온/오프를 하여 조명용 LED램프(108)로 송신할 수 있는 디지털 신호로 코딩 한다.
본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 구동부(103)의 스위칭 소자의 고속 스위치 동작은 부호화부(105)에서 코딩 된 신호가 음성신호인 경우에는 2Mbps 정도의 속도로 스위칭 하고, 영상신호인 경우에는 10Mbps 정도로 스위칭 한다. 상기 구동부(103)의 스위칭 소자는 부호화부(105)에서 코딩 된 신호가 하이(high,'1') 인 경우에는 도통되어 전류원인 인덕터(110)의 전류가 모두 구동부(103)의 스위칭 소자로 흐르게 되고, 이 때에 상기 조명용 LED램프(108)는 오프 상태가 된다. 반대로 상기 부호화부(105)에서 코딩된 신호가 로우(low,'0')인 경우에는 상기 구동부(103)의 스위칭 소자는 개방되어 전류원(110)의 전류가 상기 조명용 LED램프(108)로 모두 흐르게 되어 조명용 LED램프(108)는 온 상태가 된다. 이와 같이, 부호화부(105)에서 코딩 된 신호에 따라 상기 조명용 LED램프가 온/오프를 반복하면서 외부의 광수신 장치와 가시광 통신한다The high-speed switch operation of the switching element of the
본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치의 조명용 LED램프(108)가 온/오프를 반복하더라도 이는 사람의 눈에는 인식되지 않을 정도의 빠른 속도이므로 조명용으로 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치(100)를 사용할 수 있다. 사람의 눈은 1초에 100번 이상 깜빡이는 것을 인식 하지 못한다.Even if the LED lamp for
상기 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 검출부(120)는 본 발명을 일반가정, 사무실 등에서 조명용으로 사용할 때, 사용자가 조명의 밝기를 조절하기 위한 휘도 명령(106)시 휘도 조절을 위해, 조명용 LED램프(108)의 전류제어를 위해 조명용 LED램프(108)에 흐르는 출력 전류를 검출부(120)의 센싱 저항을 통해 검출한다. 검출되는 출력 전류는 검출부(120)의 위치가 도 2 및 도 3에서 다르더라도, 구동부(103)의 스위치 및 조명용 LED램프에 흐르는 전류는 전류원인 인덕터(110)의 출력 전류와 동일 하므로, 검출부의 위치에 따라 그 검출된 전류의 값이 변하지 않는다.The
검출된 전류의 크기는 상기 조명용 LED램프(108)의 밝기로 인식한다. 예를 들어 전류의 크기가 크면 사람의 눈에는 조명이 밝은 것으로 인식된다. 이 검출된 가시광 신호의 강도는 제어부(104)로 보내진다. 상기 검출부(120)를 통해 검출 된 조명용 LED램프(108)에 흐르는 전류의 크기는 구동부(103)의 동작에 관계없이 일정한 값을 갖는다.
The magnitude of the detected current is recognized as the brightness of the
도 3은 도 1의 제 2 실시예를 나타낸 가시광 통신용 광송신 장치의 블록도이다. 3 is a block diagram of an optical transmission device for visible light communication showing the second embodiment of FIG.
도시된 바와 같이, 도 3은 검출부(120)가 전류원인 인덕터(110) 뒷 단에 위치한다. As shown in FIG. 3, the
본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 전력변환부(101)는 출력단에 전류원인 인덕터(110)를 포함한다. 구동부(103)와 조명용 LED램프(108)는 병렬로 연결되고, 이 병렬 연결된 구동부(103)와 조명용 LED램프(108)는 검출부(120)에 직렬로 연결된다.The power converter 101 of the optical transmission device 100 for visible light communication according to the present invention includes an
도 3에 도시된 가시광 통신용 광송신 장치는 검출부의 위치가 도 2와 다른 것을 제외하고는 도 2에 관하여 설명한 것과 같은 동작을 하므로 그 상세한 설명을 생략한다.
The optical transmission device for visible light communication shown in FIG. 3 performs the same operation as described with reference to FIG. 2 except that the position of the detection unit is different from that of FIG.
도4는 제어부의 구성을 나타낸 블록도이다. 4 is a block diagram showing the configuration of a control unit.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 제어부(104)는 오피엠프(op-amp)(160) 및 제어기(104), 변조부(140)로 구성된다. 제어부(104)의 오피엠프(160) 및 변조부(140), 제어기(150)는 DC/DC컨버터 출력단의 전류원인 인덕터(110) 전류 명령치와 검출부(120)에서 검출된 전류의 크기를 비교한다. 여기서 DC/DC 컨버터 출력단의 인덕터 전류 명령치는 사용자의 휘도 명령(106) 과 같다. 본 발명의 제어부는(104) 휘도 명령(106)과 검출부에서 검출된 인덕터(110)의 출력 전류를 비교하여 상기 전력변화부(101)의 출력 전류와 사용자의 휘도 명령(106)의 값과 같도록 조절한다. 사용자의 휘도 명령(106)에 따른 조명용 LED램프(106)의 휘도를 조절하는 방식에는 아날로그 방식의 휘도조절과 펄스폭변조방식(PWM:Pulse Width Modulation)이 있다. 사용자의 휘도 명령(106)에 따른 휘도 조절 방식은 후술하기로 한다.
As shown in FIG. 4, the
도5는 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치의 전력 제어 방법의 흐름도이다.5 is a flowchart of a power control method of an optical transmission device for visible light communication according to the present invention.
사용자의 휘도 명령(106)과 상기 검출부(120)에서 전류원인 인덕터(110)에 흐르는 전력변환부(101)의 출력전류 검출하여 상기 휘도명령(106)과 비교하여 전력변환부(101)를 제어하는 방법은 다음과 같다. The
먼저 상기 조명용 LED램프(108)에 흐르는 전류를 검출하는 단계를 거친다(510). 이 검출 전류는 구동부(103)의 스위칭 소자가 오프된 경우 조명용 LED램프에 흐르는 출력전류이고 이는 전류원인 인덕터(110)에 흐르는 전류와 같다. 다음 단계로 사용자의 휘도명령(106)을 측정하는 단계인 DC/DC컨버터 출력단의 인덕터(110) 전류 명령치를 측정하는 단계를 거친다(520). 상기 조명용 LED램프에 흐르는 출력 전류의 크기와 전력변환부(101)의 DC/DC컨버터 출력단의 인덕터(110) 전류 명령치를 비교한다.First, a step of detecting a current flowing in the
상기 비교 단계를 거친 뒤, 비교된 결과로 상기 전력변화부에 전력제어를 요청한다.After the comparison step, the power change unit requests power control as a result of the comparison.
ⅰ) 검출된 출력 전류가 DC/DC컨버터 출력단의 인덕터 전류 명령치 보다 큰 경우(530)에는 전력변환부의 출력 전류를 낮춰 줄 것을 요청한다(540). I) When the detected output current is greater than the inductor current command value of the DC / DC converter output terminal (530), the controller requests to lower the output current of the power converter (540).
ⅱ) 검출된 출력 전류가 DC/DC컨버터 출력단의 인덕터 전류 명령치 보다 작은 경우(550)에는 전력변환부의 출력 전류를 높여 줄 것을 요청한다(560). Ii) When the detected output current is smaller than the inductor current command value of the DC / DC converter output terminal (550), it is requested to increase the output current of the power converter (560).
ⅲ) 검출된 출력 전류가 DC/DC컨버터 출력단의 인덕터 전류 명령치의 임계범위에 있는 경우에는(570) 전력변환부(101)의 출력 전류를 현상태를 유지한다(580).
I) If the detected output current is within the threshold range of the inductor current command value of the DC / DC converter output terminal (570), the output current of the power converter 101 is maintained (580).
아래의 표1은 상술한 전력 제어 방법을 정리한 표이다.
Table 1 below summarizes the above-described power control method.
DC/DC컨버터 출력단의 인덕터 전류 명령치Output Current Flowing into LED Lamp for Lighting>
Inductor current command value at DC / DC converter output
DC/DC컨버터 출력단의 인덕터 전류 명령치Output current flowing through LED lamp for lighting <
Inductor current command value at DC / DC converter output
DC/DC컨버터 출력단의 인덕터 전류 명령치Output current flowing through lighting LED lamps =
Inductor current command value at DC / DC converter output
낮춰 줄 것을 요청Output of power converter
Ask to be lowered
높여 줄 것을 요청Output of power converter
Ask to be elevated
현 상태 유지Output of power converter
Stay current
도 6은 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치를 조명용으로 사용할 시 아날로그 방식의 휘도 조절에 따른 전류의 변화를 나타낸 비교도이다.6 is a comparative diagram showing a change in current according to the brightness control of the analog method when using the optical transmission device for visible light communication according to the present invention for illumination.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치는 사용자의 휘도 명령에 따라 조명용 LED램프의 도통 전류의 크기가 가변한다. 사용자는 조명용 LED램프 도통 전류의 평균값을 조명등의 휘도로 인식하기 때문에, 도통 전류의 크기가 크면 평균값이 커져 사용자는 조명등의 휘도가 커진 것으로 인식한다. 반면, 도통 전류의 크기가 작으면 평균값이 작아져 사용자는 조명등의 휘도가 작아진 것으로 인식한다.
As shown, the optical transmission device for visible light communication according to the present invention varies the magnitude of the conduction current of the LED lamp for illumination according to the brightness command of the user. Since the user recognizes the average value of the conduction current of the LED lamp for illumination as the brightness of the illumination lamp, when the magnitude of the conduction current is large, the average value is increased and the user recognizes that the brightness of the illumination lamp is increased. On the other hand, when the magnitude of the conduction current is small, the average value becomes small, and the user recognizes that the brightness of the lamp is reduced.
도 7은 펄스폭변조방식(PWM:Pulse Width Modulation)으로 상기 조명용 LED램프의 휘도를 조절 하는 경우 전류의 변화를 나타낸 비교도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치는 사용자의 휘도 명령에 따라 조명용 LED램프의 도통 전류의 도통 구간이 가변하며, 데이터는 도통 구간의 앞 또는 뒷 부분 중 어느 한 곳에 실려 전송된다. 사용자는 조명용 LED 램프의 도통 전류의 평균값을 조명등의 휘도로 인식하기 때문에 도통 전류의 도통 구간이 크면 평균값이 커져 사용자는 조명등의 휘도가 커진 것으로 인식한다. 반면, 도통 전류의 도통 구간이 작으면 평균값이 작아져 사용자는 조명등의 휘도가 작아진 것으로 인식한다.
FIG. 7 is a comparison diagram illustrating a change in current when a brightness of the lighting LED lamp is adjusted by a pulse width modulation (PWM). As shown, in the optical transmission device for visible light communication according to the present invention, the conduction section of the conduction current of the LED lamp for illumination varies according to the brightness command of the user, and the data is carried on either the front or the back of the conduction section. . Since the user recognizes the average value of the conduction current of the illumination LED lamp as the brightness of the illumination lamp, if the conduction section of the conduction current is large, the average value is increased and the user recognizes that the brightness of the illumination lamp is increased. On the other hand, when the conduction section of the conduction current is small, the average value becomes small, and the user recognizes that the brightness of the lamp is reduced.
도 8 및 도 9는 도 2에 도시된 불록도의 실시예를 나타낸 상세회로도이다.8 and 9 are detailed circuit diagrams showing an embodiment of the block diagram shown in FIG.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전력변환부(101)를 Active Clamp Forward Converter 에 적용한 실시예이다.As shown in FIG. 8, the power converter 101 of the present invention is applied to an active clamp forward converter.
도 9는 본 발명의 전력변환부(101)를 Half-Bridge Converter 에 적용한 실시예이다.
9 illustrates an embodiment in which the power converter 101 of the present invention is applied to a half-bridge converter.
100: 가시광 통신용 광송신 장치 130: 변조명령
101: 전력변환부 140: 변조부
103: 구동부 150: 제어기
104: 제어부 160: 오피엠프
105: 부호화부
106: 휘도명령
107: 데이터
108: 조명용 LED램프
110: 전류원 인덕터
120: 검출부100: optical transmission device for visible light communication 130: modulation command
101: power converter 140: modulator
103: driving unit 150: controller
104: control unit 160: OPAMP
105: encoder
106: luminance command
107: data
108: LED lamp for lighting
110: current source inductor
120: detector
Claims (7)
상기 조명용 LED램프에 직류전원을 공급하는 전력변환부,
스위칭 구동방식으로 구동되고 상기 조명용 램프에 작동전류를 공급하는 구동부,
외부 네트워크와 연결되어 데이터를 수신 및 코딩하여 상기 구동부로 공급하는 부호화부,
상기 전력변환부 및 구동부, 부호화부의 동작을 제어하는 제어부 및
상기 조명용 LED램프에서 송신하는 가시광 신호의 강도를 측정하는 검출부를 포함하되,
상기 검출부는 상기 전력변환부를 구성하는 DC/DC 컨버터의 출력단의 인덕터에 흐르는 전류를 검출하고, 상기 DC/DC 컨버터의 출력단의 인덕터의 뒷단 또는 전력 변화부의 뒷단 중 어느 한 곳에 위치하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신용 광송신 장치.
In a light transmitting device for performing visible light communication with an external light receiving device using a plurality of lighting LED lamps that emit visible light as a light source,
A power conversion unit for supplying DC power to the LED lamp for lighting;
A driving unit driven by a switching driving method and supplying an operating current to the lighting lamp;
An encoder connected to an external network to receive and code data and supply the data to the driver;
A controller for controlling operations of the power converter, the driver, and the encoder;
It includes a detection unit for measuring the intensity of the visible light signal transmitted from the LED lamp for illumination,
The detector detects a current flowing through an inductor of an output terminal of the DC / DC converter constituting the power converter, and is located at either the rear end of the inductor or the rear end of the power change unit of the output terminal of the DC / DC converter. Optical transmitter for visible light communication.
펄스폭변조 또는 펄스주파수변조를 통해 원하는 출력전압 또는 출력전류를 획득할 수 있고,
AC/DC컨버터와 직렬 연결된 DC/DC컨버터 또는 DC/DC컨버터만으로 된 컨버터 중 어느 하나로 구성되고, 상기 DC/DC컨버터는 출력단에 인덕터가 위치하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신용 광송신 장치.
The method of claim 1, wherein the power conversion unit
Through pulse width modulation or pulse frequency modulation, the desired output voltage or output current can be obtained.
And a DC / DC converter or a converter composed of only a DC / DC converter connected in series with an AC / DC converter, wherein the DC / DC converter has an inductor at an output terminal.
스위칭 소자를 포함하며,
상기 스위칭 소자와 상기 조명용 LED램프는 병렬연결 되고,
병렬연결된 상기 스위칭 소자와 상기 조명용 LED램프가 상기 AC/DC컨버터 또는 DC/DC 컨버터의 인덕터와 직렬연결된 구조인 것을 특징으로 하는 가시광 통신용 광송신 장치.
The method of claim 3, wherein the driving unit
Including a switching element,
The switching element and the LED lamp for lighting are connected in parallel,
And the switching element connected in parallel and the LED lamp for illumination are connected in series with the inductor of the AC / DC converter or the DC / DC converter.
상기 부호화부에서 코딩된 신호에 따라 온/오프 되어 스위칭 영역에서 고속 동작하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신용 광송신 장치.
The method of claim 1, wherein the driving unit
The optical transmission device for visible light communication, characterized in that on / off in accordance with the signal coded by the encoder to operate at a high speed in the switching area.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100022394A KR101083222B1 (en) | 2010-03-12 | 2010-03-12 | Transmission device for visible light communication |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100022394A KR101083222B1 (en) | 2010-03-12 | 2010-03-12 | Transmission device for visible light communication |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110103187A KR20110103187A (en) | 2011-09-20 |
KR101083222B1 true KR101083222B1 (en) | 2011-11-11 |
Family
ID=44954514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100022394A KR101083222B1 (en) | 2010-03-12 | 2010-03-12 | Transmission device for visible light communication |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101083222B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6899549B2 (en) * | 2017-05-25 | 2021-07-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Lighting devices, lighting fixtures, and signboards |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004120101A (en) * | 2002-09-24 | 2004-04-15 | Toshiba Lighting & Technology Corp | Lighting apparatus and lighting system |
JP2009117892A (en) * | 2007-11-01 | 2009-05-28 | Toshiba Corp | Visible light communication apparatus |
-
2010
- 2010-03-12 KR KR1020100022394A patent/KR101083222B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004120101A (en) * | 2002-09-24 | 2004-04-15 | Toshiba Lighting & Technology Corp | Lighting apparatus and lighting system |
JP2009117892A (en) * | 2007-11-01 | 2009-05-28 | Toshiba Corp | Visible light communication apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20110103187A (en) | 2011-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100991062B1 (en) | Transmission device for visible light communication and power control method of visible light in transmission device | |
CN102882599B (en) | Illuminating light communication device, lighting apparatus and illuminator | |
CN102882598B (en) | Illuminating light communication device, lighting apparatus and illuminator | |
CN103201937B (en) | Device and method for controlling power dissipation in lighting system | |
KR101727093B1 (en) | Methods and apparatus for encoding information on an a.c. line voltage | |
CN103262399B (en) | Method and device for controlling energy dissipation in switch power converter | |
US7496297B2 (en) | LED system for illumination and data transmission | |
KR101111387B1 (en) | Power integrated circuit for LED lighting | |
JP5000327B2 (en) | Visible light communication system | |
CN107426879B (en) | Voltage dimming LED control system based on PWM | |
JP2014117146A (en) | Circuit for driving light source, and method for the same | |
CN101754526B (en) | Digital dimming device and digital dimming method | |
Mirvakili et al. | High efficiency LED driver design for concurrent data transmission and PWM dimming control for indoor visible light communication | |
WO2011010591A1 (en) | Illumination device | |
CN102325405A (en) | Lighting device capable of remote controlling and illumination system thereof | |
CN110708803A (en) | Light and color temperature adjusting circuit and lighting device | |
JP2008206086A (en) | Visible optical communication system | |
US9848469B2 (en) | Lighting apparatus and system having electrical insulation structure between dimmer and driver | |
CN103561528A (en) | LED power source platform capable of integrating various dimming ways | |
US20130106305A1 (en) | Light emitting apparatus and method of manufacturing and using the same | |
JP2017521844A (en) | Circuit for driving the load | |
CN104754828A (en) | Lighting control method, device and system for LED lamp | |
KR101083222B1 (en) | Transmission device for visible light communication | |
KR101083130B1 (en) | Transmission device for visible light communication | |
TWM391707U (en) | Current-sharing backlight driving system with adaptive-control function |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140929 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151005 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161017 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170921 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |