KR102289106B1 - Led 전광판 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 모듈에 표출되는 콘텐츠 영상에 대한 각 프레임의 픽셀별로 휘도값을 이용하여 LED 모듈의 수명을 예측하고 활용하기 위한 LED 전광판 시스템에 관한 것으로 LED 전광판과; 상기 LED 전광판의 각 LED 모듈이 갖는 LED 소자들의 각 위치와 상기 LED 전광판에서 출력되기 위한 콘텐츠 영상의 각 픽셀 위치가 대응되게 설정하고, 상기 콘텐츠 영상에 대해서 그레이 스케일로 변환 후 각 픽셀들에 대해서 휘도값을 수치화하여, 상기 휘도값이 높아질수록 LED 소자의 밝기가 높아지고 휘도값이 낮을수록 LED 소자의 밝기가 낮아지게 설정함에 따라 각각의 LED 모듈별로 표출되는 콘텐츠 영상의 각 프레임에 대하여 휘도값을 평균화한 평균값들을 생성하고, 상기 평균값들에 대한 제 1 누적값을 생성하며, 기 저장된 제 2 누적값들의 축적으로 LED 수명시간이 구축된 DB와 상기 제 1 누적값과 매칭되어 각 LED 모듈의 수명 예측값을 생성하는 에이전트가 탑재된 서버로 이루어진다.
이에 따른, 본 발명은 LED 모듈의 수명을 예측할 수 있어서 LED 전광판 관리가 용이하고 LED 모듈 교체주기가 길어져서 각종 경비를 줄이면서 LED 전광판 수명이 길이지는 효과가 있고 LED 모듈을 자주 교체하지 않아도 되기 때문에 LED 전광판 기능을 충실히 수행하는 효과가 있다.

Description

LED 전광판 시스템 {LED display system}
본 발명은 LED 전광판 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 LED 모듈에 표출되는 콘텐츠 영상에 대한 각 프레임의 픽셀별로 휘도값을 이용하여 LED 모듈의 수명을 예측하고 활용하기 위한 LED 전광판 시스템에 관한 것이다.
LED 전광판은 LED 소자가 모여 LED 모듈이 구성되고 다시 LED 모듈이 모여 구성된다.
이때, 상기 LED 소자는 장시간 고휘도(밝기)의 콘텐츠 재생으로 인한 전해콘덴서의 잦은 충방전으로 열화현상이 발생하고 이로 인하여 LED 소자의 밝기가 대략 70%까지 감소할 경우 수명이 다했다고 할 수 있다.
종래에 LED 전광판은 예를 들어서 도 1에 도시된 바와 같이 LED 모듈1 내지 LED 모듈8로 구성된 경우에 LED 모듈8이 다른 LED 모듈1 내지 LED 모듈7에 비하여 상대적으로 높은 휘도를 반복적으로 표출하면 밝기가 현저하게 감소하는 현상이 나타나면 우선적으로 LED 모듈8을 교체하고 또한, 다음으로 높은 휘도를 표출한 LED 모듈을 교체하는 것을 반복하게 됨에 따라 교체 주기가 짧아서 인건비가 많이 소요되고 빠른 교체 주기에 따라 LED 전광판의 기능을 충실히 수행하지 못하는 경우가 종종 발생하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점에도 불구하고 LED 전광판과 관련되어 대한민국 등록특허공보 제10-1694899호인 '불량 검출을 위한 LED 전광판 제어장치 및 그 방법'은 전광판에 사용되는 LED 모듈을 구성하는 화소 LED별 ON/OFF 정보를 포함하여 LED 모듈에 영상을 표시하기 위한 데이터가 저장되는 비디오 메모리, 각 LED 모듈과 비디오 메모리 내 각 메모리 주소를 맵핑하는 맵핑부, 상기 비디오 메모리에서 각 LED 모듈과 맵핑되는 메모리 주소를 가진 데이터를 읽어들이고 읽어들인 데이터 내 화소 LED별 ON/OFF 정보에서 ON을 의미하는 비트의 개수에 기반한 연산을 통해 LED 모듈의 전체 전류 값을 계산하는 계산부, LED 모듈과 연결된 전류 감지장치로부터 LED 모듈의 실제 전체 전류 측정값을 수신하는 통신부, 및 LED 모듈의 전체 전류 계산 값을 상기 통신부로부터 수신된 LED 모듈의 실제 전체 전류 측정값과 비교하여 LED 모듈의 불량 여부를 판단하는 판단부로 이루어진다.
이와 같은 종래 기술은 LED 전광판의 전체 화면을 구성하는 전체 LED 모듈 중 불량 LED 모듈을 검출하기 위한 정도일 뿐, 이 역시도 교체 주기가 짧아서 인건비가 많이 소요되고 빠른 교체 주기에 따라 LED 전광판의 기능을 충실히 수행하지 못하는 경우가 종종 발생하는 문제점이 있었다.
특허문헌1. 대한민국 등록특허공보 제10-1694899호 '불량 검출을 위한 LED 전광판 제어장치 및 그 방법' (공고일 2017. 01. 10.)
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명은 LED 모듈에 표출되는 영상의 픽셀에 대한 휘도값으로 수명을 예측하는데 그 목적이 있다.
다른 목적은 LED 모듈의 수명 예측을 통해서 LED 전광판의 전체적인 수명을 연장하는데 그 목적이 있다.
또 다른 목적은 LED 전광판에 장애가 발생하여도 시스템 정지 없이 효율적으로 장애를 관리하는데 그 목적이 있다.
또한, 기타 본 발명의 다른 목적들은 이하에서 설명하는 내용을 통해 유추될 수 있을 것이다.
상기한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 LED 전광판 시스템은 다수의 LED 소자가 모여 LED 모듈이 구성되고 상기 LED 모듈이 다수개 모여 구성되는 LED 전광판과; 상기 LED 전광판의 각 LED 모듈이 갖는 LED 소자들의 각 위치와 상기 LED 전광판에서 출력되기 위한 콘텐츠 영상의 각 픽셀 위치가 대응되게 설정하고, 상기 콘텐츠 영상에 대해서 그레이 스케일(Gray scale)로 변환 후 각 픽셀들에 대해서 휘도값을 수치화하여, 상기 휘도값이 높아질수록 LED 소자의 밝기가 높아지고 휘도값이 낮을수록 LED 소자의 밝기가 낮아지게 설정함에 따라 각각의 LED 모듈별로 표출되는 콘텐츠 영상의 각 프레임에 대하여 휘도값을 평균화한 평균값들을 생성하고, 상기 평균값들에 대한 제 1 누적값을 생성하며, 기 저장된 제 2 누적값들의 축적으로 LED 수명시간이 구축된 DB와 상기 제 1 누적값과 매칭되어 각 LED 모듈의 수명 예측값을 생성하는 에이전트가 탑재된 서버로 이루어진 것을 해결 수단으로 한다.
본 발명은 LED 모듈의 수명을 예측할 수 있어서 LED 전광판 관리가 용이하고 LED 모듈 교체주기가 길어져서 각종 경비를 줄이면서 LED 전광판 수명이 길이지는 효과가 있고 LED 모듈을 자주 교체하지 않아도 되기 때문에 LED 전광판 기능을 충실히 수행하는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있는 것이다.
도 1은 종래의 LED 전광판의 문제점에 대한 예시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 전광판 시스템 구성도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 전광판 구성 예시도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 소자와 콘텐츠 영상의 픽셀 위치 설정 예시도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 콘텐츠 영상의 휘도값 생성 예시도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 모듈별 수명시간 그래프 예시도
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 그라데이션 예시도
이하, 본 발명의 최적 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 그 구성 및 작용을 설명하고 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며 도면에서 구성요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기술 및 그 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 전광판 시스템 구성도로써, 상기 LED 전광판 시스템은 LED 전광판(100)과 서버(200)로 이루어진다.
보다 상세하게, 상기 LED 전광판(100)은 다수의 LED 소자가 모여 LED 모듈이 구성되고 상기 LED 모듈이 다수개 모여 구성된다.
예컨대, 상기 LED 전광판(100)은 도 3에 도시된 (a)의 경우 LED 소자를 이해하기 쉽게 표현한 것이고 상기 LED 소자가 도 3에 도시된 (b)와 같이 다수개 모여 LED 모듈이 구성되며 상기 LED 모듈이 다수개가 도 3에 도시된 (c)와 같이 모여 구성된다.
상기 서버(200)는 상기 LED 전광판(100)의 각 LED 모듈이 갖는 LED 소자들의 각 위치와 상기 LED 전광판(100)에서 출력되기 위한 콘텐츠 영상의 각 픽셀 위치가 서로 대응되게 설정하고, 상기 콘텐츠 영상에 대해서 그레이 스케일(Gray scale)로 변환 후 각 픽셀들에 대해서 휘도값을 수치화하여, 상기 휘도값이 높아질수록 LED 소자의 밝기가 높아지고 휘도값이 낮을수록 LED 소자의 밝기가 낮아지게 설정함에 따라 각각의 LED 모듈별로 표출되는 콘텐츠 영상의 각 프레임에 대하여 휘도값을 평균화한 평균값들을 생성하고, 상기 평균값들에 대한 제 1 누적값을 생성하며, 기 저장된 제 2 누적값들의 축적으로 LED 수명시간이 구축된 DB와 상기 제 1 누적값과 매칭되어 각 LED 모듈의 수명 예측값을 생성하는 에이전트가 탑재된다.
예컨대, 상기 에이전트는 도 4에 도시된 (a)가 LED 모듈이고 도 4에 도시된 (b)가 LED 모듈에서 표출되기 위한 모니터 상 콘텐츠 영상이라고 할 때, LED 소자1의 위치와 대응되는 픽셀1이 위치하고 LED 소자2의 위치와 대응되는 픽셀2가 위치하며 LED 소자3의 위치와 대응되는 픽셀3이 위치하는 것을 LED 소자n과 픽셀n까지 설정한다.
또한, 상기 에이전트는 LED 전광판(100)에서 재생할 고용량 콘텐츠 영상을 저용량으로 변환 예를 들어서 24bit 칼라 콘텐츠 영상을 8bit 그레이 스케일로 변환하고 각 픽셀들에 대해서 휘도값 0부터 휘도값 255까지 높아질수록 LED 모듈의 밝기가 높아지고 휘도값 255부터 휘도값 0까지 낮아질수록 LED 모듈의 밝기가 낮아지게 설정한다.
이와 같이, 상기 에이전트는 각각의 LED 모듈에 대하여 LED 소자들에 대한 위치와 표출되는 영상의 픽셀들에 대한 위치가 대응되고 또한, 콘텐츠 영상의 픽셀들에 대한 휘도값을 수치화함으로써, 각 LED 모듈별로 표출되는 각 프레임에 대하여 휘도값을 평균화한 평균값들 예를 들어서 도 5에 도시된 (a)와 같이 그레이 스케일로 변환하고 이와 같이 변환된 그레이 스케일을 통해서 각 픽셀별로 도 5에 도시된 (b)와 같이 0 ∼ 255의 휘도값을 갖는 픽셀들에 대하여 휘도값을 평균화한 평균값을 생성한다.
따라서, 각각의 LED 모듈에서 출력되기 위한 콘텐츠 영상의 각 프레임별로 평균값 생성을 통해서 제 1 누적값이 생성된다.
상기 제 1 누적값은 기 저장된 LED 수명을 예측하기 위한 수명시간 DB에 구축된 제 2 누적값들 본 발명의 이해를 돕기 위하여 간단한 예로써, 최대 밝기의 95% 정도인 경우에 6만 시간, 최대 밝기의 90.5% 정도인 경우에 7만 시간, 최대 밝기의 75% 정도인 경우에 12만 시간과 같이 세밀하게 분석된 데이터가 저장된 제 2 누적값들과 비교하여 각각의 LED 모듈에 대하여 수명 예측값을 생성한다.
따라서, LED 전광판(100)은 관리자 측면에서 수명 예측값을 통하여 어떤 LED 모듈이 어느 시점에서 교체해야 하는 것을 인지 할 수 있기 때문에 관리가 용이한 작용을 한다.
한편, 상기 에이전트는 상기 수명 예측값에 해당하는 수명시간에 도달하면 해당 LED 모듈의 위치정보와 그 LED 모듈을 포함하는 LED 전광판(100)의 위치정보를 포함한 알람데이터를 생성하여 제공하는 것이 바람직하다.
예컨대, 상기 에이전트는 서울시 서초구 서초동 A건물에 설치된 LED 전광판(100)의 첫 줄 3번째 LED 모듈이 수명 예측값에 해당하는 수명시간에 도달하면 관리자가 LED 모듈을 용이하게 교체할 수 있도록 '서울시 서초구 서초동 A건물'이라는 LED 전광판(100)이 설치된 위치정보와 '첫 줄 3번째 LED 모듈'이라는 LED 모듈의 위치정보를 포함하면서 '교체'라는 이벤트 알람데이터를 생성하고 생성된 알람데이터는 관리자단말기로 제공된다.
한편, 상기 에이전트는 상기 각각의 LED 모듈 중에서 상기 수명 예측값을 통하여 상대적으로 수명이 짧은 LED 모듈에서 출력되는 콘텐츠 영상에 대해서 휘도값을 설정된 범위내로 낮추는 설정을 함에 따라 상기 수명이 짧은 LED 모듈의 밝기가 낮아져서 전력 소모가 감소되도록 하는 것이 바람직하다.
예컨대, 상기 에이전트는 도 6에 도시된 바와 같이 모듈1 내지 모듈8(여기서 모듈은 LED 모듈에 해당 함)로 이루어진 LED 전광판(100)인 경우에 각 모듈들은 아래 [표 1]과 같은 수명 시간이 예측된다고 가정한다.
모듈 수명 예측 시간
모듈1 약 12만 2천 시간
모듈2 약 12만 2천 시간
모듈3 약 8만 시간
모듈4 약 10만 2천 시간
모듈5 약 10만 시간
모듈6 약 12만 2천 시간
모듈7 약 10만 시간
모듈8 약 10만 시간
이때, 상기 에이전트는 LED 모듈의 평균 수명이 약 10만 시간으로 보았을 때 모듈1, 2, 5, 6의 경우 평균보다 더 수명이 길고 모듈5, 7, 8의 경우 평균 시간 정도이지만 모듈3의 경우 약 8만 시간으로 다른 모듈들에 비하여 상대적으로 수명이 짧기 때문에 모듈3에서 출력되는 콘텐츠 영상에 대해서 휘도값을 설정된 범위내로 낮추는 설정을 하면 모듈3의 밝기는 낮아지고 전력 소모가 감소됨에 따라 모듈3은 사람의 인지력에 큰 변화가 없으면서 전력 소모 감소로 인하여 수명이 상대적으로 길어진다.
또한, 상기 휘도값을 설정된 범위내로 낮추는 설정은 사람이 인지하지 못하는 범위 예를 들어서 픽셀의 경우에 휘도값 0부터 255까지 중에서 255에서 10을 내린 245의 경우는 255가 가장 밝은 값에서 10 내리는 정도는 그 밝기의 차이를 인식하기 어렵지만 가장 어두운 값 0에서 10을 올린 10의 경우는 가장 어두운 값에서 약간의 밝기가 올라가도 그 차이는 충분히 인지됨에 따라 같은 휘도값 10을 올리고 내려도 같은 작용을 하지 않는 것을 이용한 휘도값 조절을 통하여 LED 모듈의 수명을 상대적으로 길게 한다.
여기서, 상기 모듈3은 전력을 제어하여 밝기를 낮추는 시도도 있겠지만 현실적으로 전력을 낮추기 위한 부대 장비가 더 구비되어 경제적으로 맞지 않을 뿐만 아니라 구현에 어려움이 많기 때문에 본 발명은 콘텐츠 영상 픽셀의 휘도값을 이용하여 LED 소자별 제어를 통해서 LED 모듈을 제어함에 따라 수명이 연장된다.
한편, 상기 에이전트는 상기 수명 예측값을 통하여 상대적으로 수명이 짧은 각기 다른 LED 모듈들에서 출력되는 콘텐츠 영상에 대하여 상기 휘도값을 설정된 범위내로 낮추는 설정이 같은 휘도값을 갖도록 다수개 LED 모듈에 설정하여 동시에 처리하고 동시에 처리된 다수의 LED 모듈의 밝기가 낮아져서 전력 소모가 감소되도록 하는 것이 바람직하다.
예컨대, 상기 에이전트는 LED 모듈1 내지 LED 모듈10으로 구성된 LED 전광판(100)이라면 수명 예측값으로부터 LED 모듈1, LED 모듈3, LED 모듈5가 상대적으로 수명이 짧은 LED 모듈이고 휘도값을 설정된 범위내로 낮추는 설정에 해당되면 LED 모듈1, 3, 5 모두를 같은 휘도값으로 낮추는 설정을 동시에 처리함에 따라 앞서 설명한 바와 같이 사람의 인지력에 큰 변화가 없으면서 전력 소모 감소로 수명이 연장됨은 물론 같은 휘도값을 다수의 LED 모듈에 동시에 처리함에 따라 시간이 매우 단축되는 작용을 한다.
한편, 상기 에이전트는 상기 수명 예측값을 통하여 상대적으로 수명이 짧은 각기 다른 LED 모듈들에서 출력되는 콘텐츠 영상에 대하여 상기 휘도값을 설정된 범위내로 낮추는 설정이 서로 다른 휘도값을 갖도록 다수개 LED 모듈에 설정하여 동시에 처리하고 동시에 처리된 다수의 LED 모듈의 밝기가 낮아져서 전력 소모가 감소되도록 하는 것이 바람직하다.
예컨대, 상기 에이전트는 앞서 설명한 바와 같이, 같은 휘도값을 갖도록 다수의 LED 모듈을 동시에 처리할 수도 있지만 상대적으로 수명이 짧은 LED 모듈의 서로 다르게 해야 하는 경우에 각각 휘도값을 다르게 하여도 사람의 인지력에 큰 변화가 없으면서 전력 소모 감소로 수명이 연장됨은 물론 같은 휘도값을 다수의 LED 모듈에 동시에 처리함에 따라 시간이 매우 단축되는 작용을 한다.
한편, 상기 에이전트는 상기 상대적으로 수명이 낮은 LED 모듈에서 출력되기 위한 영상프레임과 상기 상대적으로 수명이 낮은 LED 모듈과 인접한 다른 LED 모듈에서 출력되기 위한 영상프레임 사이에 서로 접하는 일정부분에 그라데이션(gradation) 처리함에 따라 상기 상대적으로 수명이 낮은 LED 모듈과 상기 다른 LED 모듈의 접하는 부분의 밝기가 조절되는 것이 바람직하다.
예컨대, 상기 에이전트는 도 7에 도시된 LED 모듈2가 상대적으로 수명이 낮은 LED 모듈인 경우 LED 모듈2와 접하는 LED 모듈1의 A와 LED 모듈2의 A` 부분, LED 모듈3의 B와 LED 모듈2의 B`, LED 모듈6의 C와 LED 모듈2의 C`부분의 콘텐츠 영상에 대해서 글라데이션 처리함으로써 관측자 입장에서 다소 불편하게 보일 수 있는 LED 전광판(100)이 보다 자연스럽게 표출되어 사용자 인식에 불편함이 없도록 한다.
이상 설명한, 본 발명은 도면과 상세한 설명에서 최적 실시예들이 개시되고, 이상에서 사용된 특정한 용어는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것일 뿐, 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것이 아니다.
그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하고, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : LED 전광판 200 : 서버

Claims (6)

  1. 다수의 LED 소자가 모여 LED 모듈이 구성되고 상기 LED 모듈이 다수개 모여 구성되는 LED 전광판과;
    상기 LED 전광판의 각 LED 모듈이 갖는 LED 소자들의 각 위치와 상기 LED 전광판에서 출력되기 위한 콘텐츠 영상의 각 픽셀 위치가 대응되게 설정하고, 상기 콘텐츠 영상에 대해서 그레이 스케일(Gray scale)로 변환 후 각 픽셀들에 대해서 휘도값을 수치화하여, 상기 휘도값이 높아질수록 LED 소자의 밝기가 높아지고 휘도값이 낮을수록 LED 소자의 밝기가 낮아지게 설정함에 따라 각각의 LED 모듈별로 표출되는 콘텐츠 영상의 각 프레임에 대하여 휘도값을 평균화한 평균값들을 생성하고, 상기 평균값들에 대한 제 1 누적값을 생성하며, 기 저장된 제 2 누적값들의 축적으로 LED 수명시간이 구축된 DB와 상기 제 1 누적값과 매칭되어 각 LED 모듈의 수명 예측값을 생성하는 에이전트가 탑재된 서버로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 전광판 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 에이전트는
    상기 수명 예측값에 해당하는 수명시간에 도달하면 해당 LED 모듈의 위치정보와 그 LED 모듈을 포함하는 LED 전광판의 위치정보를 포함한 알람데이터를 생성하여 제공하는 것을 특징으로 하는 LED 전광판 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 에이전트는
    상기 각각의 LED 모듈 중에서 상기 수명 예측값을 통하여 상대적으로 수명이 짧은 LED 모듈에서 출력되는 콘텐츠 영상에 대해서 휘도값을 설정된 범위내로 낮추는 설정을 함에 따라 상기 수명이 짧은 LED 모듈의 밝기가 낮아져서 전력 소모가 감소되도록 하는 것을 특징으로 하는 LED 전광판 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 에이전트는
    상기 수명 예측값을 통하여 상대적으로 수명이 짧은 각기 다른 LED 모듈들에서 출력되는 콘텐츠 영상에 대해서 휘도값을 설정된 범위내로 낮추는 설정이 같은 휘도값을 갖도록 다수개 LED 모듈에 설정하여 동시에 처리하고 동시에 처리된 다수의 LED 모듈의 밝기가 낮아져서 전력 소모가 감소되도록 하는 것을 특징으로 하는 LED 전광판 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 에이전트는
    상기 수명 예측값을 통하여 상대적으로 수명이 짧은 각기 다른 LED 모듈들에서 출력되는 콘텐츠 영상에 대하여 상기 휘도값을 설정된 범위내로 낮추는 설정이 서로 다른 휘도값을 갖도록 다수개 LED 모듈에 설정하여 동시에 처리하고 동시에 처리된 다수의 LED 모듈의 밝기가 낮아져서 전력 소모가 감소되도록 하는 것을 특징으로 하는 LED 전광판 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 에이전트는
    상대적으로 수명이 낮은 LED 모듈에서 출력되기 위한 영상프레임과 상기 상대적으로 수명이 낮은 LED 모듈과 인접한 다른 LED 모듈에서 출력되기 위한 영상프레임 사이에 서로 접하는 일정부분에 그라데이션(gradation) 처리함에 따라 상기 상대적으로 수명이 낮은 LED 모듈과 상기 다른 LED 모듈의 접하는 부분의 밝기가 조절되는 것을 특징으로 하는 LED 전광판 시스템.
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