KR200434000Y1 - 정적구동방식에 의해 ｌｅｄ전광판에 복수의 문자를표시하기 위한 회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 정적구동방식에 의해 LED전광판에 복수의 문자를 표시하기 위한 회로에 관한 것이다.

본 고안의 정적구동방식에 의해 LED전광판에 복수의 문자를 표시하기 위한 회로는 각각의 문자만을 위한 독립픽셀군들과 각각의 문자 상호간에 공통되는 공통픽셀군들과, 어느 문자에도 관계되지 않는 무관픽셀군으로 구분되어 있는 LED모듈; 상기 독립픽셀군들, 공통픽셀군들 및 무관픽셀군 각각에 연결된 다수의 스위칭소자; 외부전원이 공급되고, 상기 다수의 스위칭소자 각각을 도통시키기 위한 점등신호를 출력하는 다수의 버튼으로 이루어진 버튼부; 상기 버튼부로부터 점등신호를 입력받아 상기 스위칭소자의 온/오프를 제어하는 제어부; 상기 제어부의 출력신호를 일시적으로 저장하고 증폭하여 상기 스위칭소자로 전송하고, 외부 노이즈의 유입을 차단하는 버퍼부; 상기 버튼부의 출력전압을 승압 또는 강압하고 정전압화하여 상기 스위칭소자를 위한 구동전압으로 공급하는 제1레귤레이터; 상기 제1레귤레이터의 출력전압을 강압하고 정전압화하여 상기 제어부 및 버퍼부를 위한 구동전압으로 공급하는 제2레귤레이터;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

LED전광판, 문자, 픽셀군, 휘도

Description

정적구동방식에 의해 ＬＥＤ전광판에 복수의 문자를 표시하기 위한 회로{CIRCUIT FOR DISPLAYING LETTERS ON LED-DISPLAY-BOARD BY STATIC DRIVING}

도 1 은 본 고안의 일 실시예에 따른 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 버튼부 20 : 제어부

30 : 버퍼부 40,50 : 제1,제2 레귤레이터

60 : 오실레이터 70 : 리셋부

Q1~Q4 : 스위칭소자 PC1~PC5 : 포토커플러

본 고안은 정적구동방식에 의해 LED전광판에 복수의 문자를 표시하기 위한 회로에 관한 것이다.

전광판은 각종의 정보를 가시적인 상태로 표시하기 위한 것으로 초기에는 광원으로 전구를 사용하였으나 소비전력, 열발생, 소형화의 어려움 등의 이유로 LED로 변경, 전환되고 있다.

광원으로 LED소자를 이용하는 LED전광판은 8ㅧ 8 또는 16ㅧ 16 매트릭스로 구성된 LED모듈을 통해 문자를 표시하게 된다. 그리고 LED모듈은 매트릭TM 다수를 연결함으로서 그 크기를 조절할 수 있다.

전광판의 LED모듈을 구동하는 방식은 정적구동(Static drive)방식과 동적구동(Dynamic drive)방식으로 나누어진다.

정적구동방식은 LED모듈 픽셀의 엘이디 소자를 계속적으로 구동하는 방식이고, 동적구동방식은 LED모듈 각 라인의 엘이디소자를 시분할하여 구동하는 방식이다.

동적구동방식은 정적구동방식에 비해 전력소비가 적고 회로구성이 간단하다는 장점이 있어 등록실용 제347091호, 등록실용 제389991호 등에서 보는 바와 같이 대부분의 LED전광판은 동적구동방식을 채택하고 있다.

그러나 동적구동방식은 정적구동방식에 비해 LED소자의 휘도가 낮아 디스플레이가 정확하지 못한 단점을 갖는다. 이는 동적구동방식은 LED모듈을 라인별로 시분할하여 구동하기 때문인 것으로서, 예를 들면 LED의 피크전류가 80mA 일 때 평균전류는 80mA * 1/16DUTY(16ㅧ 16 매트릭스에서)이므로 5mA 이내로 제한되어 LED의 최대소비전류인 20~30mA 일 때 휘도의 1/4~1/6 정도밖에 되지 않는다.

이에 반해 종래의 정적구동방식은 LED의 정격최대 소비전류 범위 내에서 점등 할 수 있어 휘도를 충분히 높일 수 있는 반면, 복수의 문자를 표시할 때에는 LED모듈의 각 픽셀마다 전용회로가 필요하여 회로구성이 복잡하고 전력소비가 많다.

본 고안은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, LED전광판을 정적구동방식으로 점등시켜 휘도를 충분히 높이고, 회로구성은 단순화하여 제조원가를 절감한 정적구동방식에 의해 LED전광판에 복수의 문자를 표시하기 위한 회로를 제공함을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 정적구동방식에 의해 LED전광판에 복수의 문자를 표시하기 위한 회로는 각각의 문자만을 위한 독립픽셀군들과 각각의 문자 상호간에 공통되는 공통픽셀군들과, 어느 문자에도 관계되지 않는 무관픽셀군으로 구분되어 있는 LED모듈; 상기 독립픽셀군들, 공통픽셀군들 및 무관픽셀군 각각에 연결된 다수의 스위칭소자; 외부전원이 공급되고, 상기 다수의 스위칭소자 각각을 도통시키기 위한 점등신호를 출력하는 다수의 버튼으로 이루어진 버튼부; 상기 버튼부로부터 점등신호를 입력받아 상기 스위칭소자의 온/오프를 제어하는 제어부; 상기 제어부의 출력신호를 일시적으로 저장하고 증폭하여 상기 스위칭 소자로 전송하고, 외부 노이즈의 유입을 차단하는 버퍼부; 상기 버튼부의 출력전압을 승압 또는 강압하고 정전압화하여 상기 스위칭소자를 위한 구동전압으로 공급하는 제1레귤레이터; 상기 제1레귤레이터의 출력전압을 강압하고 정전압화하여 상기 제어부 및 버퍼부를 위한 구동전압으로 공급하는 제2레귤레이터;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

우선, 정적구동방식에 의해 LED전광판에 복수의 문자를 표시하기 위한 LED모둘에 대해 설명한다.

복수의 문자를 표시하기 위해 LED모듈을 독립픽셀군, 공통픽셀군, 무관픽셀군으로 나눈다. 여기서 각 픽셀군은 픽셀군을 구성하는 각 픽셀의 LED가 직렬로 연결된다. 즉, 각 픽셀군의 모든 LED는 함께 점등되고 소등된다.

상기 독립픽셀군은 복수의 문자 중 어느 한 문자를 점등하기 위한 픽셀들 중에서 다른 문자를 점등하기 위한 픽셀을 제외한 픽셀들의 집합이고,

상기 공통픽셀군은 어느 한 문자를 점등하기 위한 픽셀들 중에서 다른 문자를 점등하기 위한 픽셀과 공유되는 픽셀들의 집합이고,

상기 무관픽셀군은 표시하고자 어느 문자의 점등에도 관계되지 않는 픽셀들의 집합이다.

LED모듈을 이와 같이 여러 픽셀군으로 구분한 후에 어느 한 문자를 LED전광판에 표시(점등)하고자 할 때에는 표시하고자 하는 문자와 관련된 독립픽셀군과 공 통픽셀군들을 동시에 점등시킨다.

이를 예를 들어 설명하면, 버스에 설치되는 LED전광판에 '승강중'과 '휠체어'라는 두 가지 문자를 표시한다고 할 때,

공통픽셀군은 '승강중'과 '휠체어' 모두의 점등에 필요한 픽셀들로서 1개 존재하며 이를 A라하고,

독립픽셀군은 '승강중'의 점등에만 필요한 픽셀들과, '휠체어'의 점등에만 필요한 픽셀들로 2개 존재하며 이를 각각 B와 C라하고,

무관픽셀군은 '승강중'과 '휠체어' 어느 것의 점등에도 필요 없는 픽셀들로서 1개 존재(무관픽셀군은 문자의 개수와 상관없이 항상 1개이다.)하며 이를 D라고 하자.

LED전광판에'승강중'이라는 문자의 표시(점등)하고자 할 때에는 A와 B를 동시에 점등시키고, '휠체어'라는 문자를 표시하고자 할 때에는 A와 C를 동시에 점등시키면 된다. 그리고 D는 문자의 표시와 무관하므로 그 픽셀들은 LED를 구비하지 않을 수 있고, 점등되는 문자와 대비되는 색상의 LED를 구비할 수도 있다.

이하 정적구동방식에 의해 LED전광판에 복수의 문자를 표시하기 위한 회로도를 도시한 도1을 참고하여 본 고안을 상세히 설명하도록 한다.

도1의 회로는 두 가지 문자를 표시하기 위한 회로도의 일례이다.

상기 LED모듈(1)은 여러개의 픽셀군(미도시)으로 구성되고, 각 픽셀군은 각 각 스위칭소자(Q1~Q4)와 연결되어 스위칭소자(Q1~Q4)의 온/오프에 의해 점등 또는 소등 된다.

상기 버튼부(10)는 외부전원(Vin)이 공급되고 사용자가 전광판에 표시되는 문자를 컨트롤하기 위한 것으로서 다수의 버튼(미도시)으로 구성되고, 다수의 스위칭소자(Q1~Q4) 각각을 도통시키기 위한 점등신호를 출력한다. 이를 위해 출력라인은 상기 스위칭소자(Q1~Q4)의 수와 같거나 많아야 한다.

여기서 점등신호는 일정 레벨의 전압이고, 각각의 버튼은 각각의 출력라인과 일대일로 연결될 수 있고, 어느 한 문자와 관계된 출력라인 모두와 연결될 수 있다.

그리고 상기 버튼부(10)의 각 출력라인에는 점등신호의 노이즈를 제거하기 위한 캐패시터(C1~C5), 코일(L1~L5) 및 비드(BEAD FERRITE)(B1~B5)와, 상기 제1레귤레이터(40)로부터 역전류가 유입되는 것을 방지하기 위한 다이오드(D1~D5)가 연결되어 있다. 상기 캐패시터(C1~C5)는 각 출력라인에 병렬연결되어 점등신호의 노이즈를 제거하고, 또한 LED모듈(1)의 급격한 전력소모로 인해 전원(즉, 버튼부(10)에서 출력되는 전압)이 불안정하게 되는 것을 방지한다. 그리고 상기 비드(B1~B5)는 EMI 고주파 감쇄에 효과적이다.

상기 제1레귤레이터(40)는 버튼부(10)의 출력전압을 일정 레벨의 전압으로 승압 또는 강압하고 정전압화하여 상기 스위칭소자(Q1~Q4)로 출력하여 스위칭소자(Q1~Q4)를 구동시킨다. 상기 제1레귤레이터(40)가 출력하는 전압은 18V이다.

상기 제2레귤레인터는 상기 제1레귤레이터(40)가 출력하는 전압을 일정 레벨 의 전압으로 강압하고 정전압화하여 제어부(20), 버퍼부(30), 오실레이터(60) 및 리셋부(70)로 출력하여 이들을 구동시킨다. 상기 제2레귤레이터(50)가 출력하는 전압은 5V이다.

상기 제어부(20)는 상기 버튼부(10)로부터 점등신호를 전송받아 스위칭소자(Q1~Q4)들의 온/오프를 제어하게 된다. 버튼부(10)는 5개의 출력라인을 갖고 있는데 이중 4개는 각각 스위칭소자(Q1~Q4)와 일대일로 매칭되어 있어 제어부(20)는 각 라인으로부터 점등신호가 전송되면 매칭되는 스위칭소자(Q1~Q4)를 온/오프시키게 되고, 5개의 출력라인 중 나머지 한 라인에서 점등신호가 전송되면 스위칭소자(Q1~Q4) 모두를 온/오프시키게 된다. 본 고안에서 상기 제어부(20)로는 AT89C2051 IC칩을 사용하였다.

그리고 상기 버튼부(10)와 상기 제어부(20) 사이에는 상기 버튼부(10)의 각 출력라인의 점등신호를 상기 제어부(20)로 전송하되, 상기 제어부(20)를 상기 버튼부(10)로부터 전기적으로 절연시켜 보호하기 위한 다수의 포토커플러(PC1~PC5)가 연결되어 있다. 그리고 포토커플러(PC1~PC5)의 포토다이오드 측에는 제너다이오드(ZD1~ZD5)를 연결하여 고전압에 의해 포토커플러(PC1~PC5)가 파손되는 것을 방지하였다.

그리고 제어부(20)는 오실레이터(60) 및 리셋부(70)와 연결된다.

상기 오실레이터(60)는 펄스신호를 생성하고 이를 제어부(20)로 공급한다. 오실레이터(60)의 펄스신호가 입력되어야만 상기 제어부(20)는 동작을 한다. 즉, 버튼부(10)로부터 점등신호가 입력되더라도 오실레이터(60)로부터 펄스신호가 입력되지 않으면 제어부(20)는 제어신호를 출력하지 않는다.

상기 리셋부(70)는 제어부(20)를 초기화시키기 위한 것으로 이를 위해 리셋스위치(SW)가 구비되어 있다.

상기 버퍼부(30)는 상기 제어부(20)가 출력하는 스위칭소자(Q1~Q4)의 온/오프 제어신호를 일시적으로 저장하고 증폭시켜 상기 스위칭소자(Q1~Q4)로 전송시킨다. 상기 버퍼부(30)는 스위칭소자(Q1~Q4)에서 역류하거나 외부에서 유입되는 노이즈를 차단하여 제어부(20)가 파손되는 것을 방지한다. 본 고안에서는 버퍼부(30)로 74HC07 IC칩을 사용하였다.

위에서 전술한 '승강중'과 '휠체어'의 두 문자를 표시하고, 이와 관련된 조건(가정)이 상기와 같으며, 스위칭소자(Q1~Q4) Q1~Q4는 각각 A,B,C,D의 픽셀군를 위한 것이고, 버튼부(10)의 출력라인은 도면에서 위에서 아래로 가면서 OL1~OL5라 하고, Q1~Q4는 OL1~OL4는 각각 일대일 매칭된다고 할 때,

'승강중'이라는 문자가 LED전광판에 표시되는 과정은 버튼부(10)의 버튼을 눌러 OL1 및 OL2에 점등신호를 출력하게 되고, 이 점등신호는 제어부(20) 및 버퍼부(30)를 통해 Q1 및 Q2에 전달되어 이들을 온시키게 되고, Q1 및 Q2가 온됨으로 인해 제1레귤레이터(40)의 전압이 A 및 B의 픽셀군에 전달되어 이들을 점등시킴으 로서 전광판에 '승강중'이라는 문자가 표시되는 것이다. 그리고 이때 OL4에도 점등신호를 출력하게 되면 D의 픽셀군도 점등되어 '승강중' 주변은 이와 대비되는 색으로 디스플레이 된다.

'휠체어'라는 문자의 표시는 OL1 및 OL2으로 출력되는 점등신호를 차단한 후에 OL1 및 OL3로 점등신호를 출력하거나, OL2만의 점등신호를 차단한 후에 OL3로 점등신호를 출력함으로서 위와 동일한 과정을 통해 A 및 C의 픽셀군을 점등시킴으로 이루어진다.

그리고 OL5의 점등신호는 A,B,C,D의 픽셀군 모두를 점등시키거나 소등시키게 된다. 이는 LED모듈(1)에 구비되어 있는 LED의 고장 유무를 검사함에 있어 편의를 제공하고자 하는 것이다.

이상에서 본 고안의 회로를 설명함에 있어 설명의 편의를 위해 두 가지 문자('승강중'과 '휠체어')를 표시하기 위한 도1의 회로를 가지고 설명하였으나 그 이상의 문자도 이와 유사하게 구성된다.

본 고안에 의해 두 가지 문자를 표시할 때 픽셀군은 4개(독립2개, 공통1개, 무관1개)필요하고, 세 가지 문자를 표시할 때 픽셀군은 8개(독립3개, 공통4개, 무관1개)필요하고, 네 가지 문자를 표시할 때 픽셀군은 16개(독립4개, 공통11개, 무관1개)필요하다. 즉, 문자 수가 늘어날수록 필요한 픽셀군은 기하급수적으로 늘고, 픽셀군의 수가 늘면 그에 따라 필요한 스위칭소자(Q1~Q4), 버튼부(10)의 출력라인 등도 같이 늘어난다. 다시 말해 회로를 구성하는 소자의 수와 이들을 연결하는 도 선의 수도 기하 급수적으로 늘어나게 된다.

따라서 LED전광판에 표시하고자 하는 문자는 2개 내지 4개가 적당하다.

상기한 바와 같이 본 고안은 정적구동방식에 의해 구동되므로 발광소자인 LED의 휘도를 충분히 높일 수 있어 문자가 선명하며 정확하게 디스플레이 되고,

LED모듈을 구성하는 픽셀들을 각각 개별적으로 점등시키지 아니하고 여러개의 픽셀군으로 나누고 각각의 픽셀군을 동시에 점등시킴으로서 회로의 구성이 단순화 되고, 이로 인해 제조원가를 절감시키는 효과가 있다.

이상에서는 본 고안의 일 실시예에 따라 본 고안을 설명하였지만, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 고안에 속함은 당연하다

Claims (4)

1. 각각의 문자만을 위한 독립픽셀군들과 각각의 문자 상호간에 공통되는 공통픽셀군들과, 어느 문자에도 관계되지 않는 무관픽셀군으로 구분되어 있는 LED모듈;

   상기 독립픽셀군들, 공통픽셀군들 및 무관픽셀군 각각에 연결된 다수의 스위칭소자;

   외부전원이 공급되고, 상기 다수의 스위칭소자 각각을 도통시키기 위한 점등신호를 출력하는 다수의 버튼으로 이루어진 버튼부;

   상기 버튼부로부터 점등신호를 입력받아 상기 스위칭소자의 온/오프를 제어하는 제어부;

   상기 제어부의 출력신호를 일시적으로 저장하고 증폭하여 상기 스위칭소자로 전송하고, 외부 노이즈의 유입을 차단하는 버퍼부;

   상기 버튼부의 출력전압을 승압 또는 강압하고 정전압화하여 상기 스위칭소자를 위한 구동전압으로 공급하는 제1레귤레이터;

   상기 제1레귤레이터의 출력전압을 강압하고 정전압화하여 상기 제어부 및 버퍼부를 위한 구동전압으로 공급하는 제2레귤레이터;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 정적구동방식에 의해 LED전광판에 복수의 문자를 표시하기 위한 회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 버튼부와 상기 제어부 사이에는 상기 버튼부 출력라인의 점등신호를 상 기 제어부로 전송하되 상기 제어부를 상기 버튼부로부터 전기적으로 절연시켜 보호하기 위한 다수의 포토커플러가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 정적구동방식에 의해 LED전광판에 복수의 문자를 표시하기 위한 회로.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 버튼부의 출력라인에는 점등신호의 노이즈를 제거하기 위한 코일 및 비드와, 상기 제1레귤레이터로부터 역전류가 유입되는 것을 방지하기 위한 다이오드가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 정적구동방식에 의해 LED전광판에 복수의 문자를 표시하기 위한 회로.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제어부의 초기 동작을 위한 펄스신호를 발생시키는 오실레이터와, 상기 제어부를 초기화하기 위한 리셋스위치를 구비한 리셋부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정적구동방식에 의해 LED전광판에 복수의 문자를 표시하기 위한 회로.

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