KR102216934B1 - 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 ｌｅｄ 조명 제어 장치 - Google Patents

상용 교류 전원의 주파수를 이용한 ｌｅｄ 조명 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치에 관한 것으로, 적어도 하나의 색상을 가진 광원을 발생하기 위한 복수의 발광다이오드(LED)를 구비하는 LED 조명모듈과, 특정의 LED 색상 제어신호에 따라 복수의 색상으로 LED 조명모듈의 각 발광다이오드(LED)를 구동하는 LED 구동모듈과, 외부로부터 입력된 상용 교류(AC) 전원 신호를 제공받아 이를 바탕으로 입력된 상용 교류(AC) 전원의 주파수와 동일한 주파수의 디지털 기준 클록(clock)신호를 생성하는 클록신호 생성모듈과, 클록신호 생성모듈로부터 생성된 디지털 기준 클록신호를 제공받아 이를 기반으로 디지털 기준 클록신호에 동기화한 특정의 LED 색상 제어신호를 생성하고, 생성된 특정의 LED 색상 제어신호에 따라 복수의 색상으로 상기 LED 조명모듈의 각 발광다이오드(LED)가 동시에 구동되도록 LED 구동모듈의 동작을 제어하는 LED 제어모듈을 포함함으로써, 추가적인 유/무선 동기 신호 없이 색상의 가변 시간이 동일한 경관 조명 시스템을 구성할 수 있다.

Description

상용 교류 전원의 주파수를 이용한 ＬＥＤ 조명 제어 장치{LED LIGHTING CONTROL APPARATUS USING FREQUENCY OF COMMERCIAL AC POWER SOURCE}
본 발명은 상용 교류 전원의 주파수를 이용하여 다수의 LED(Light Emitting Diode) 조명을 동기화할 수 있도록 한 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치에 관한 것이다.
최근에 복수의 색상으로 제어 가능한 LED(Light Emitting Diode) 조명을 이용하여 실내외 경관을 다채롭게 꾸밀 수 있은 LED 조명장치가 인기를 끌고 있다.
이러한 LED 조명장치의 경우 LED 조명을 원하는 곳에 설치하여 동일한 색상으로 빛을 비추어 거대한 구조물의 외벽도 채색하는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 이러한 LED 조명장치는 기본적으로 다음과 같은 제어 기능들이 필요하다. 즉, 빛을 원하는 만큼 바꿀 수 있는 제어 기능과, 미리 지정한 다수의 LED 조명 집단 혹은 전체 LED 조명 집단의 빛이 동시에 같은 색상으로 바뀌는 제어 기능과, 미리 지정한 다수의 LED 조명 집단 혹은 전체 LED 조명 집단의 빛이 동시에 랜덤(Random)한 색상으로 바뀌는 제어 기능과, 전술한 제어 기능들이 반복되는 제어 기능 등이 필요하다.
이러한 제어 기능들을 수행하기 위한 핵심 제어 기술은 무선 혹은 유선의 방법으로 각각의 LED 조명에 동기 신호를 보내는 제어 기술이다. 만약, 유무선의 동기화 신호 없이 각 LED 조명이 각자의 RTC(Real Time Clock)와 같은 방식으로 각각의 시간을 확인하여 색상을 변화시킨다면, 각각의 조명 시스템 내에 RTC들이 가진 근본적인 오차 값에 의하여 일정한 시간 이후에는 각 LED 조명이 변하는 시간들이 모두 달라지게 되어 원하는 수준의 미적 효과를 얻지 못하게 된다.
따라서, 사람들이 기대하는 수준의 LED 색상 가변 시스템을 위해서는 각각의 LED 조명을 동기화 할 수 있는 추가적인 유/무선 시스템이 필요하며, 이는 설계의 어려움, 제품 가격의 증가, 그리고 설치 및 유지 보수비용의 증가로 이어져서 경관용 LED 조명의 확산을 가로막는 걸림돌이 되고 있다.
국내 공개특허 제10-2016-0024661호(2016.03.07. 공개)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 추가적인 유선 및/또는 무선 등을 설치하지 않고, 전원을 공급하는 상용 교류(AC) 전원 신호의 주파수를 이용하여 일정 집단내의 LED 조명을 동기화 할 수 있도록 한 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 적어도 하나의 색상을 가진 광원을 발생하기 위한 복수의 발광다이오드(LED)를 구비하는 LED 조명모듈; 특정의 LED 색상 제어신호에 따라 복수의 색상으로 상기 LED 조명모듈의 각 발광다이오드(LED)를 구동하는 LED 구동모듈; 외부로부터 입력된 상용 교류(AC) 전원 신호를 제공받아 이를 바탕으로 상기 입력된 상용 교류(AC) 전원의 주파수와 동일한 주파수의 디지털 기준 클록(clock)신호를 생성하는 클록신호 생성모듈; 및 상기 클록신호 생성모듈로부터 생성된 디지털 기준 클록신호를 제공받아 이를 기반으로 상기 디지털 기준 클록신호에 동기화한 특정의 LED 색상 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 특정의 LED 색상 제어신호에 따라 복수의 색상으로 상기 LED 조명모듈의 각 발광다이오드(LED)가 동시에 구동되도록 상기 LED 구동모듈의 동작을 제어하는 LED 제어모듈을 포함하는 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 클록신호 생성모듈은, 외부로부터 입력된 상용 교류(AC) 전원 신호를 제공받아 이를 기반으로 상기 상용 교류(AC) 전원 신호의 주파수가 기 설정된 기준 배수의 주파수로 변환됨과 아울러 하나의 극성으로 변환시키는 신호 정류부; 상기 신호 정류부로부터 하나의 극성으로 변환된 신호의 전압을 기 설정된 맥류 전압신호로 감쇄시키는 신호 감쇄부; 상기 신호 감쇄부로부터 감쇄된 맥류 전압신호를 클리핑(Clipping)하고, 클리핑된 신호를 발생시키는 클리핑 회로부; 및 상기 클리핑 회로부로부터 발생된 클리핑된 신호를 제공받아 이를 기반으로 상기 입력된 상용 교류(AC) 전원의 주파수와 동일한 주파수의 디지털 기준 클록신호를 생성하는 디지털 버퍼부를 포함함이 바람직하다.
바람직하게, 상기 상용 교류(AC) 전원의 주파수는 50Hz 또는 60Hz로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 기 설정된 기준 배수는 1배 내지 2배로 혹은 그 이상의 정수배로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 제어모듈은, 상기 클록신호 생성모듈로부터 생성된 디지털 기준 클록신호를 제공받아 이를 기반으로 상기 디지털 기준 클록신호의 클록 이벤트마다 카운팅(counting)하고, 카운팅된 클록 이벤트의 개수와 기 설정된 기준 제어주기를 곱하여 새로운 LED 구동 제어주기를 생성하는 LED 구동 제어주기 생성부; 상기 LED 구동 제어주기 생성부로부터 생성된 LED 구동 제어주기마다 기 설정된 LED 색상에 따른 LED 구동에 대응되는 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM) 코드로 매핑(mapping)하는 PWM 코드변환부; 상기 PWM 코드변환부로부터 매핑된 펄스폭변조(PWM) 코드를 기반으로 상기 LED 조명모듈의 각 발광다이오드(LED)를 구동하기 위한 펄스폭변조(PWM) 제어신호로 이루어진 특정의 LED 색상 제어신호를 생성하는 PWM 생성부; 및 상기 PWM 생성부로부터 생성된 펄스폭변조(PWM) 제어신호로 이루어진 특정의 LED 색상 제어신호에 따라 상기 LED 조명모듈의 각 발광다이오드(LED)를 동시에 구동하기 위해 상기 LED 구동모듈의 동작을 제어하는 LED 제어부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 구동모듈은, 상기 PWM 생성부로부터 생성된 펄스폭변조(PWM) 제어신호로 이루어진 특정의 LED 색상 제어신호에 따라 정전류(Constant Current) 구동 방식으로 상기 LED 조명모듈의 각 발광다이오드(LED)를 구동할 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 조명모듈의 각 발광다이오드(LED)는, 적색(Red Color)을 가진 발광다이오드(Red LED), 녹색(Green Color)을 가진 발광다이오드(Green LED), 청색(Blue Color)을 가진 발광다이오드(Blue LED), 황색(Amber Color)을 가진 발광다이오드(Amber LED), 2000K 내지 3500K 범위로 광원의 색온도를 가진 웜 화이트 발광다이오드(Warm White LED), 또는 5700K 내지 6500K 범위로 광원의 색온도를 가진 쿨 화이트 발광다이오드(Cool White LED) 중 적어도 하나의 발광다이오드(LED)로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 조명모듈은, 복수의 발광 다이오드(LED)가 직렬 및 병렬 중 적어도 하나의 방식으로 연결되어 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치에 따르면, 추가적인 유선 또는 무선 등을 설치하지 않고, 전원을 공급하는 상용 교류(AC) 전원 신호의 주파수를 이용하여 일정 집단내의 LED 조명을 동기화 할 수 있을 뿐만 아니라 추가적인 유선 또는 무선 동기 신호 없이 색상의 가변 시간이 동일한 경관 조명 시스템을 효과적으로 구성할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치에 상용 교류(AC) 전원이 인가되는 상태를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 클록신호 생성모듈을 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 LED 제어모듈을 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.
그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치에 상용 교류(AC) 전원이 인가되는 상태를 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 클록신호 생성모듈을 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 LED 제어모듈을 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치는, 크게 LED 조명모듈(100), LED 구동모듈(200), 클록신호 생성모듈(300), 및 LED 제어모듈(400) 등을 포함하여 이루어진다. 한편, 도 1 내지 도 4에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치는 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치의 구성요소들에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
LED 조명모듈(100)은 적어도 하나의 색상을 가진 광원을 발생하기 위한 복수의 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)(LED-1 내지 LED-N)를 구비하는 모듈로서, 복수의 발광다이오드(LED-1 내지 LED-N)가 직렬 및/또는 병렬 중 적어도 하나의 방식으로 연결되어 이루어짐이 바람직하다.
또한, LED 조명모듈(100)에 구비된 각 발광다이오드(LED-1 내지 LED-N)는 예컨대, 적색(Red Color)을 가진 발광다이오드(Red LED), 녹색(Green Color)을 가진 발광다이오드(Green LED), 청색(Blue Color)을 가진 발광다이오드(Blue LED), 황색(Amber Color)을 가진 발광다이오드(Amber LED), 약 2000K 내지 3500K 범위로 광원의 색온도를 가진 웜 화이트 발광다이오드(Warm White LED), 및/또는 약 5700K 내지 6500K 범위로 광원의 색온도를 가진 쿨 화이트 발광다이오드(Cool White LED) 중 적어도 하나의 발광다이오드(LED)로 구현됨이 바람직하다.
LED 구동모듈(200)은 LED 제어모듈(400)로부터 전송된 특정의 LED 색상 제어신호에 따라 복수의 색상으로 LED 조명모듈(100)의 각 발광다이오드(LED-1 내지 LED-N)를 구동하는 기능을 수행한다.
이러한 LED 구동모듈(200)은 후술하는 LED 제어모듈(400)의 PWM 생성부(430)로부터 생성된 펄스폭변조(PWM) 제어신호로 이루어진 특정의 LED 색상 제어신호에 따라 정전류(Constant Current) 구동 방식으로 LED 조명모듈(100)의 각 발광다이오드(LED-1 내지 LED-N)를 구동함이 바람직하다.
즉, LED 조명모듈(100)의 각 발광다이오드(LED-1 내지 LED-N)의 온도가 올라갈 경우, LED 조명모듈(100)의 각 발광다이오드(LED-1 내지 LED-N)의 광원 전력은 줄어들게 되고 이를 보상하기 위해서 광원 전력을 올려주게 되면 LED 조명모듈(100)의 각 발광다이오드(LED-1 내지 LED-N)가 비정상 동작 조건에게 계속 동작하게 될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 정전류 구동 방식을 사용하게 되는데, 이는 LED 조명모듈(100)의 각 발광다이오드(LED-1 내지 LED-N)의 온도가 올라가게 되면 전류는 고정임에 반하여, LED 조명모듈(100)의 각 발광다이오드(LED-1 내지 LED-N)의 순방향 전압(Vf)이 낮아지게 되므로 LED 조명모듈(100)의 각 발광다이오드(LED-1 내지 LED-N)의 구동 전력은 낮아지게 된다.
이러한 정전류 구동 방식은 예컨대, 일반적인 교류(AC) LED 구동 방식, Valley-fill을 사용한 플리커 프리(flicker-free) 구조, 안정적인 디밍 기능을 구현할 수 있는 교류 LED 구동회로의 플리커 프리(flicker-free) 구조(국내특허등록 제10-1626360호 참조), SMPS(Switched mode power supply)를 사용하는 직류(DC) 구동시 전류원 제어 방식 등으로 구현될 수 있다.
클록신호 생성모듈(300)은 외부로부터 입력된 상용 교류(AC) 전원(바람직하게, AC 220V/380V 등) 신호를 제공받아 이를 바탕으로 상기 입력된 상용 교류(AC) 전원의 주파수(바람직하게, 50Hz/60Hz 등)와 동일한 주파수의 디지털 기준 클록(clock)신호를 생성하는 기능을 수행한다.
이러한 클록신호 생성모듈(300)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 크게 신호 정류부(310), 신호 감쇄부(320), 클리핑 회로부(330), 및 디지털 버퍼부(340) 등을 포함하여 이루어진다.
여기서, 신호 정류부(310)는 외부로부터 입력된 상용 교류(AC) 전원 신호를 제공받아 이를 기반으로 상기 상용 교류(AC) 전원 신호의 주파수가 기 설정된 기준 배수의 주파수로 변환됨과 아울러 하나의 극성으로 변환시키는 기능을 수행한다.
이때, 상기 상용 교류(AC) 전원의 주파수는 예컨대, 50Hz 및/또는 60Hz로 이루어짐이 바람직하다.
그리고, 상기 기 설정된 기준 배수는 예컨대, 1배 내지 그 이상의 정수배(더욱 바람직하게, 2배 정도)로 이루어짐이 바람직하다.
예컨대, 상기 상용 교류(AC) 전원의 주파수가 60Hz일 경우, 2배인 120Hz를 갖는 신호로 바꾸어 준다. 이때. 120Hz를 갖는 신호는 매우 낮은 대역의 주파수이기 때문에 파장이 매우 길며(한국의 60Hz 기준 약 5000km 정도), 이에 따라 하나의 단일 망에 연결된 LED 조명은 약 1km 정도 떨어진 경우에도 약 1/5000 수준의 위상 지연(phase delay)이 발생하고, 이는 그 거리에 비해 완전히 무시해도 좋은 수준이다. 그리고, 동기화를 위한 추가적인 유선 및/또는 무선 등을 추가로 설치할 필요가 없다.
신호 감쇄부(320)는 신호 정류부(310)로부터 하나의 극성으로 변환된 신호의 전압을 기 설정된 맥류 전압신호로 감쇄시키는 기능을 수행한다.
즉, 신호 감쇄부(320)는 수백 볼트(Volt)의 높은 전압 값에 이르는 교류(AC) 전원 신호를 수 볼트(volt) 수준의 낮은 전압 값의 신호로 바꾸어주게 된다.
클리핑 회로부(330)는 신호 감쇄부(320)로부터 감쇄된 맥류 전압신호를 클리핑(Clipping)하고, 클리핑된 신호를 발생시키는 기능을 수행한다.
즉, 클리핑 회로부(330)는 신호 감쇄부(320)에 의해 볼트(volt) 수준의 낮은 전압 값으로 바뀐 맥류 전압신호의 불규칙한 피크를 깎아서 균일한 값의 신호로 만들어 주게 된다.
디지털 버퍼부(340)는 클리핑 회로부(330)로부터 발생된 클리핑된 신호를 제공받아 이를 기반으로 상기 입력된 상용 교류(AC) 전원의 주파수와 동일한 주파수의 디지털 기준 클록신호를 생성하는 기능을 수행한다.
그리고, LED 제어모듈(400)은 본 발명의 일 실시예에 따른 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치의 전체적인 제어를 수행하는 바, 특히 클록신호 생성모듈(300)로부터 생성된 디지털 기준 클록신호를 제공받아 이를 기반으로 상기 디지털 기준 클록신호에 동기화한 특정의 LED 색상 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 특정의 LED 색상 제어신호에 따라 복수의 색상으로 LED 조명모듈(100)의 각 발광다이오드(LED-1 내지 LED-N)가 동시에 구동되도록 LED 구동모듈(200)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
이러한 LED 제어모듈(400)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 크게 LED 구동 제어주기 생성부(410), PWM 코드변환부(420), PWM 생성부(430), 및 LED 제어부(440) 등을 포함하여 이루어진다.
여기서, LED 구동 제어주기 생성부(410)는 클록신호 생성모듈(300)로부터 생성된 디지털 기준 클록신호를 제공받아 이를 기반으로 상기 디지털 기준 클록신호의 클록 이벤트마다 카운팅(counting)하고, 카운팅된 클록 이벤트의 개수와 기 설정된 기준 제어주기를 곱하여 새로운 LED 구동 제어주기를 생성하는 기능을 수행한다.
이때, 상기 LED 구동 제어주기는 상기 카운팅된 클록 이벤트의 개수로 설정 가능한 데, 예컨대, 120Hz의 클록 이벤트(event)이고 기준 제어주기가 5초일 경우 "120 * 5 = 600"으로 LED 구동 제어주기가 설정될 수 있다.
PWM 코드변환부(420)는 LED 구동 제어주기 생성부(410)로부터 생성된 LED 구동 제어주기마다 기 설정된 LED 색상에 따른 LED 구동에 대응되는 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM) 코드로 매핑(mapping)하는 기능을 수행한다.
PWM 생성부(430)는 PWM 코드변환부(420)로부터 매핑된 펄스폭변조(PWM) 코드를 기반으로 LED 조명모듈(100)의 각 발광다이오드(LED-1 내지 LED-N)를 구동하기 위한 펄스폭변조(PWM) 제어신호로 이루어진 특정의 LED 색상 제어신호(예컨대, RGB의 경우, R, G, B 각각에 대한 3개의 PWM 제어신호 생성)를 생성하는 기능을 수행한다.
LED 제어부(440)는 PWM 생성부(430)로부터 생성된 펄스폭변조(PWM) 제어신호로 이루어진 특정의 LED 색상 제어신호에 따라 LED 조명모듈(100)의 각 발광다이오드(LED-1 내지 LED-N)를 동시에 구동하기 위해 LED 구동모듈(200)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
즉, LED 조명모듈(100)의 각 발광다이오드(LED-1 내지 LED-N)는 같은 상용 교류(AC) 전원을 공급받을 경우 동일한 디지털 기준 클록(clock)신호에 동기화 되며, 동일한 주기를 유지하게 된다.
전술한 바와 같이, 외부의 상용 교류(AC) 전원의 입력을 기반으로 디지털 기준 클록(clock)신호를 생성하고, 생성된 디지털 기준 클록(clock)신호를 바탕으로 특정의 LED 색상 제어신호를 동기화 한다면, 해당 LED 조명모듈(100)은 다수가 하나의 상용 교류(AC) 전원에 연결되는 것만으로 동기화를 이룰 수 있으며, 추가적인 유/무선 동기 신호 없이 색상의 가변 시간이 동일한 경관 조명 시스템을 구성할 수 있다.
한편, 도면에 도시되진 않았지만, 전술한 각 모듈들 및 각 부들 즉, LED 조명모듈(100), LED 구동모듈(200), 클록신호 생성모듈(300), 신호 정류부(310), 신호 감쇄부(320), 클리핑 회로부(330), 디지털 버퍼부(340), LED 제어모듈(400), LED 구동 제어주기 생성부(410), PWM 코드변환부(420), PWM 생성부(430), 및 LED 제어부(440) 등에 필요한 전원을 공급하는 전원공급모듈(미도시)이 포함됨이 바람직하다.
이러한 상기 전원공급모듈은 계속적인 전원 공급을 위해 상용 교류(AC) 전원(예컨대, AC 220V/380V 등)을 직류(DC) 및/또는 교류(AC) 전원으로 변환되도록 구현함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 통상의 휴대용 배터리(Battery)를 포함하여 구현할 수도 있다.
또한, 상기 전원공급모듈에는 외부의 전원 충격으로부터 부품을 보호하고 일정한 전압을 출력하는 기능을 수행하는 전원 관리부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 전원 관리부는 ESD(Electro Static Damage) 보호기, 전원 감지기, 정류기 및 전원 차단기 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 그러한 실시예들이 LED 제어부(440)에 의해 구현될 수 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 절차나 기능과 같은 실시예들은 적어도 하나의 기능 또는 작동을 수행하게 하는 별개의 소프트웨어 모듈과 함께 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 또한, 소프트웨어 코드는 저장부(미도시)에 저장되고, LED 제어부(440)에 의해 실행될 수 있다.
이때, 상기 저장부는 예컨대, 플래시 메모리 타입(Flash Memory type), 하드디스크 타입(Hard Disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100 : LED 조명모듈,
200 : LED 구동모듈,
300 : 클록신호 생성모듈,
310 : 신호 정류부,
320 : 신호 감쇄부,
330 : 클리핑 회로부,
340 : 디지털 버퍼부,
400 : LED 제어모듈,
410 : LED 구동 제어주기 생성부,
420 : PWM 코드변환부,
430 : PWM 생성부,
440 : LED 제어부

Claims (8)

  1. 적어도 하나의 색상을 가진 광원을 발생하기 위한 복수의 발광다이오드(LED)를 구비하는 LED 조명모듈;
    특정의 LED 색상 제어신호에 따라 복수의 색상으로 상기 LED 조명모듈의 각 발광다이오드(LED)를 구동하는 LED 구동모듈;
    외부로부터 입력된 상용 교류(AC) 전원 신호를 제공받아 이를 바탕으로 상기 입력된 상용 교류(AC) 전원의 주파수와 동일한 주파수의 디지털 기준 클록(clock)신호를 생성하는 클록신호 생성모듈; 및
    상기 클록신호 생성모듈로부터 생성된 디지털 기준 클록신호를 제공받아 이를 기반으로 상기 디지털 기준 클록신호에 동기화한 특정의 LED 색상 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 특정의 LED 색상 제어신호에 따라 복수의 색상으로 상기 LED 조명모듈의 각 발광다이오드(LED)가 동시에 구동되도록 상기 LED 구동모듈의 동작을 제어하는 LED 제어모듈을 포함하되,
    상기 클록신호 생성모듈은, 외부로부터 입력된 상용 교류(AC) 전원 신호를 제공받아 이를 기반으로 상기 상용 교류(AC) 전원 신호의 주파수가 기 설정된 기준 배수의 주파수로 변환됨과 아울러 하나의 극성으로 변환시키는 신호 정류부와, 상기 신호 정류부로부터 하나의 극성으로 변환된 신호의 전압을 기 설정된 맥류 전압신호로 감쇄시키는 신호 감쇄부와, 상기 신호 감쇄부로부터 감쇄된 맥류 전압신호를 클리핑(Clipping)하고, 클리핑된 신호를 발생시키는 클리핑 회로부와, 상기 클리핑 회로부로부터 발생된 클리핑된 신호를 제공받아 이를 기반으로 상기 입력된 상용 교류(AC) 전원의 주파수와 동일한 주파수의 디지털 기준 클록신호를 생성하는 디지털 버퍼부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 상용 교류(AC) 전원의 주파수는 50Hz 또는 60Hz로 이루어진 것을 특징으로 하는 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 기 설정된 기준 배수는 1배 내지 2배로 이루어진 것을 특징으로 하는 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 LED 제어모듈은,
    상기 클록신호 생성모듈로부터 생성된 디지털 기준 클록신호를 제공받아 이를 기반으로 상기 디지털 기준 클록신호의 클록 이벤트마다 카운팅(counting)하고, 카운팅된 클록 이벤트의 개수와 기 설정된 기준 제어주기를 곱하여 새로운 LED 구동 제어주기를 생성하는 LED 구동 제어주기 생성부;
    상기 LED 구동 제어주기 생성부로부터 생성된 LED 구동 제어주기마다 기 설정된 LED 색상에 따른 LED 구동에 대응되는 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM) 코드로 매핑(mapping)하는 PWM 코드변환부;
    상기 PWM 코드변환부로부터 매핑된 펄스폭변조(PWM) 코드를 기반으로 상기 LED 조명모듈의 각 발광다이오드(LED)를 구동하기 위한 펄스폭변조(PWM) 제어신호로 이루어진 특정의 LED 색상 제어신호를 생성하는 PWM 생성부; 및
    상기 PWM 생성부로부터 생성된 펄스폭변조(PWM) 제어신호로 이루어진 특정의 LED 색상 제어신호에 따라 상기 LED 조명모듈의 각 발광다이오드(LED)를 동시에 구동하기 위해 상기 LED 구동모듈의 동작을 제어하는 LED 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 LED 구동모듈은, 상기 PWM 생성부로부터 생성된 펄스폭변조(PWM) 제어신호로 이루어진 특정의 LED 색상 제어신호에 따라 정전류(Constant Current) 구동 방식으로 상기 LED 조명모듈의 각 발광다이오드(LED)를 구동하는 것을 특징으로 하는 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 LED 조명모듈의 각 발광다이오드(LED)는, 적색(Red Color)을 가진 발광다이오드(Red LED), 녹색(Green Color)을 가진 발광다이오드(Green LED), 청색(Blue Color)을 가진 발광다이오드(Blue LED), 황색(Amber Color)을 가진 발광다이오드(Amber LED), 2000K 내지 3500K 범위로 광원의 색온도를 가진 웜 화이트 발광다이오드(Warm White LED), 또는 5700K 내지 6500K 범위로 광원의 색온도를 가진 쿨 화이트 발광다이오드(Cool White LED) 중 적어도 하나의 발광다이오드(LED)로 이루어진 것을 특징으로 하는 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 LED 조명모듈은, 복수의 발광 다이오드(LED)가 직렬 및 병렬 중 적어도 하나의 방식으로 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 상용 교류 전원의 주파수를 이용한 LED 조명 제어 장치.
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