KR20090046371A

KR20090046371A - 로컬전원 주파수 동기식 순시변광램프

Info

Publication number: KR20090046371A
Application number: KR1020070112473A
Authority: KR
Inventors: 심병건
Original assignee: 심병건
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2009-05-11

Abstract

본 발명은 순시변광램프에 있어서, 별도의 통신선로(15) 필요없이, 프레임연출시간을 로컬전원(10)의 주파수에 동기하게 함으로써, 로컬전원(10)에 연결된 모든 램프가 동기 점등하는 순시변광램프에 관한 것으로, RGB삼색LED(60)와 이를 구동하는 LED구동부(65), 전원부(25)와, 제어기(40)의 리세트부(30), 제로크로스 순간을 검출하는 제로크로스검출기(35), 프레임지속시각계시기(45)와 픽셀값저장부(55)와, 타이머(50)와, 모드설정부(70)가 포함됨을 특징으로 하고 있다.

조명, LED, 제로크로스, 동기, 변광, 프레임.

Description

로컬전원 주파수 동기식 순시변광램프 {Squential Changed Color LED Lamp Using Zerocrossing Detection}

본 발명은 로컬전원(10)에 연결된 모든 램프가 동기 변색점등하는 로컬전원 주파수 동기식 순시변광램프에 관한 것이다.

대한민국 특허출원 1020050100052

대한민국 특허출원 1020060065490

대한민국 특허출원 1020020044972

도1은 기존 공지의 기술을 설명하기 위한 순시변광램프 구성도이다.

점등 갯수가 많고 그 거리가 먼 교각의 점등이나 사찰의 연등 조명의 경우, 동일한 전압 주파수의 상용 로컬전원(10)에 연결된 수많은 전등이 예를 들어 빨강색을 잠깐켜고 이어서 녹색 등 다른색을 켜곤 하는 상대적으로 덜 복잡한, 즉 사전 설정된 수순과 점등 시간에 따르는 단순한 연출로도 그 조명목적을 충분히 달성하는 경우가 많다.

이러한 조명은 전원스위치(20)가 온되어 메인전원(11)으로부터 로컬전원(10) 측으로 전원이 인가되면, 램프1(1a)과 램프2(1b)는 물론 램프n(1n)는 별도의 수단으로 사전 설정된 색을 일정 시간(이하 ‘프레임연출시간’이라 함) 동안 점등하고, 이 프레임연출시간이 경과되면 다음 설정된 색으로 변색점등하는 것(이하 ‘순시변광’이라 함)으로 실현될 수 있게 되어진다.

전원투입 초기 모든 전등이 빨강색을 켜고 잠시 후에는 모든 전등이 녹색을 거쳐 파랑색으로 바뀌는 형태의 연출은 물론, 램프1(1a)은 빨강 녹색 파랑의 픽셀순으로 설정하고 램프2(1b)는 녹색 파랑 빨강의 픽셀순으로 설정하고 램프n(1n)은 파랑 빨강 녹색의 픽셀순으로 설정 해 놓으면, 전원투입 후 첫 프레임연출시간 동안 램프1(1a)은 빨강, 램프2(1b)는 녹색, 램프n(1n)은 파랑을 켜다가 다음 프레임 연출시간 동안 램프1(1a)은 녹색, 램프2(1b)는 파랑, 램프n(1n)은 빨강을 켜고, 그 다음의 프레임연출시간 동안 램프1(1a)은 녹색, 램프2(1b)는 파랑, 램프n(1n)은 빨강을 켜는 식의 모자이크연출도 가능하여진다.

문제는 각각의 램프마다 회로의 시스템 클럭 동작 속도가 미세하게나마 서로 다르고, 이 시스템 클럭 동작 속도를 기준으로 오차가 누적되어 가면 프레임연출시간이 어긋나게 된다. 이는 심각한 오류이고 따라서 주기적으로 램프1(1a)과 램프2(1b), 램프n(1n)의 프레임연출시간을 동기 일치시켜 주어야 할 필요가 있다.

상기 심각한 오류를 해결하기 위해서 기존 기술에서는, 도1에서 처럼 마스터 통신 램프1(1a)가 별도의 통신선로(15)를 통하여 통신 슬레이브 통신측 램프2(1b), 램프n(1n)을 제어하여 전체의 프레임연출시간을 동기 일치시킨다.

간단하게는 마스터 램프1(1a)가 싱크 신호를 송출하고 슬레이브측 램프2(1b), 램프n(1n)등 슬레이브 램프들은 이 싱크 신호에 동기하여 프레임연출시간을 동기화 하는 방법이 있고,

규격화 통신은 RS-485기반의 DMX-512 콘트롤 등이 흔히 쓰이며, 이 응용은 특허출원 1020050100052에 설명 도시되어 있다.

별도의 통신선로(15) 대신 로컬전원(10)선을 통신선로(15)로 사용하는 전력선통신 X-10 방식을 사용하기도 한다.

별도의 통신선로(15) 대신 직류 전원선을 통신선로(15)로 사용하는 방법이 특허출원 1020060065490에 설명 도시 되어 있다.

기존기술에서 별도의 통신선로(15)를 이용하는 것은, 연출을 사전에 고정하지 아니하고 도중에 연출을 변경할 수 있도록 하는 부수적 의도도 있지만, 다른 중요한 이유는 상기 심각한 오류, 전체 연출 프레임지속시간을 동기화시키고자 하는 것이 기술적인 주요 목적이다.

이러한 기존 방식의 순시변광램프는 연출이 사전 고정되지 않아 다양한 연출이 변경 가능하다는 장점에 비하여, 상대적으로 덜 복잡한 즉 사전 설정된 수순과 점등 시간에 따르는 단순한 연출로도 그 조명목적을 충분히 달성하는 경우에는 장점이 효과가 전혀 없어지는 반면, 마스터 슬레이브 램프처럼 종속 의존적 시스템이 되고, 각각의 회로가 구분되어 설치되어야 하거나, 별도의 통신선로(15)가 필요하거나, 점등거리의 제한을 받거나, 전등 갯수의 제한을 받는 등 기술적 제한은 그대로 존재하게 된다.

본 발명의 목적은 프레임연출시간을 로컬전원(10)의 주파수에 동기하게 함으로써, 마스터 슬레이브 램프처럼 각각의 회로가 구분되어 설치되어야 하거나, 별도의 통신선로(15)가 필요하거나, 점등 거리의 제한을 받거나, 점등 램프 갯수의 제한을 받는 등 기술적 제한없이, 로컬전원(10)에 연결된 모든 램프가 동기 변색점등하는 순시변광램프를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 로컬전원(10) 주파수 동기식 순시변광램프는, RGB삼색LED(60)와 이를 구동하는 LED구동부(65), 전원부(25)와, 중앙제어기(40)의 리세트부(30), 제로크로스검출기(35), 프레임지속시각계시기(45)와 픽셀값저장부(55)와, 타이머(50)와, 모드설정부(70)가 포함 실시함으로써 달성된다.

프레임연출시간을 로컬전원(10)의 주파수에 동기게 함으로써, 로컬전원(10)에 연결된 모든 램프가 동기 변색점등하는 순시변광램프를 제공하여, 별도의 통신선로(15)가 불필요하거나, 점등 거리의 제한을 받지 아니하거나, 전등 갯수의 제한을 받지 아니하는 등의 효과가 있다.

이하에서 도면과 함께 본 발명에 따른 로컬전원(10) 주파수 동기식 순시변광램프를 상세히 설명 한다.

도2는 본 발명에 따른 로컬전원(10) 주파수 동기식 순시변광램프의 구성도이고, 도3은 본 발명의 작용 설명을 위한 로컬전원(10) 주파수 동기식 순시변광램프의 제어흐름도이다.

도면에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 로컬전원(10) 주파수 동기식 순시변광램프는 RGB삼색LED(60)와 이를 구동하는 LED구동부(65), 전원부(25)와, 리세트 부(30), 제로크로스검출기(35), 프레임지속시각계시기(45)와 픽셀값저장부(55)와, 타이머(50)와, 모드설정부(70)를 구성하고, 모두 중앙제어기(40)의 제어하에 놓이게 한다.

원리적으로 로컬전원(10)에 연결된 모든 램프들은 동일 주파수 조건에 놓이게 되므로, 이 주파수를 검출하고 이 검출 이벤트를 동기화에 사용하면, 모든 램프의 프레임연출시간을 동기화 일치시킬 수 있다.

상기 제로크로스검출기(35)는 로컬전원(10)의 교류전력이 ‘0’이되는 순간 즉 제로크로스를 검출하여 이 이벤트를 중앙제어기(40)에 알리고, 이 이벤트를 계수하는 역할을 한다.

상기 프레임지속시각계시기(45)는 타이머의 일종이지만, 일반 타이머(50)가 시스템 클럭 등 내부 발생 이벤트에 동기하는 데 반하여, 제로크로스 검출 이벤트에 동기하여 프레임 지속시간을 계시하는 역할을 한다.

원리적으로 빛의 삼원색인 빨강 녹색 파랑의 3가지 색을 적절히 배합하면 모든 칼라의 연출이 가능하다. LED구동부(65)를 각각의 다른 배합의 PWM으로 구동하면 이 PWM 배합에 따라 RGB삼색LED(60)가 켜지는 빛의 배합이 달라지므로 모든 색의 조합이 가능하다. 타이머(50)는 상기 PWM배합시간을 계시하는 역할을 한다.

상기 픽셀값저장부(55)는 별도의 수단으로 미리 기억시킨, 각 프레임마다 연출해야하는 색정보를 저장하고 있는 역할을 하고 있으며, 기본적인 프레임지속시간도 이곳에 기억하고 있다. 또한 발명외 빛의 변화를 순간적으로 바꾸는 블링킹 동 작을 할 것인가, 현재의 색에서 다음의 색으로 서서히 바꿔 나아가는 그라디에이션 동작을 할 것 인가 하는 제어정보도 담겨 있다.

상기 모드설정부(70)는 사용자가 선택하는 사항을 입력시키는 역할로, 예를 들어 연출프레임지속시간의 배수를 설정할 수 있게 하면, 이 배수의 증감에 따라 전체 연출프레임지속시간이 변화하고, 이 변화는 연출속도의 효과로 나타나고, 따라서 사용자는 연출속도를 조절할 수 있게 된다.

도3 본 발명의 작용 설명을 위한 로컬전원(10) 주파수 동기식 순시변광램프의 제어흐름도를 이용하여 더 상술 한다.

단계 100에서 전원스위치(20)가 온되어 메인전원(11)으로 부터 로컬전원(10)에 AC상용전원이 투입되면 전원부(25)가 직류전원을 공급하고, 직류전원이 안정되어지면 리세트부(30)가 리세트를 해제하고 중앙제어기(40)가 동작을 개시한다'

단계 110에서 중앙제어기(40)는 모드설정부(70)로 부터 연출속도 설정값을 받고, 제로크로스의 검출을 기다린다.

단계 120에서 제로크로스검출부(35)가 제로크로스의 검출을 중앙제어기(40)에 알리면, 중앙제어기(40)는 제로크로스검출부(35)의 제로크로스 계수를 초기화 한다.

단계 130에서 중앙제어기(40)는 먼저 픽셀값저장부(55)에서 기본 고정적인 프레임 지속시간을 가져오고, 상기 연출속도 설정값과 연산하여 이를 프레임시각타 이머(45)에 저장해둔다.

상기 저장값이 당해 색 점등 유지 시간 곧 프레임지속시각이 되고, 이제 이 프레임시각타이머(45) 시간 동안 첫 번째 색을 켜게 된다..

단계 140에서 중앙제어기(40)는 픽셀값저장부(55)에서 첫번째 색정보를 가져오고,

단계 150에서 상기 색정보를 분석하여 적절한 PWM배합시간 크기로 타이머(50)를 계시한다.

여기서 본 제어흐름도에서는 예를 들어 로컬전원(10)이 교류60Hz의 경우 제로크로스 검출간격은 8.33msec이므로 PWM배합시간은 이보다 작게 한정한다. 이 한정은 본 제어흐름도의 경우이고, 인터럽트 등 다른 제어흐름을 이용하면 PWM배합시간 제한을 없앨 수 있음은 물론이다.

단계 160과 단계 170의 루프에서 중앙제어기(40)가 LED구동부(65)를 빨강 녹색 파랑 3가지 각각의 다른 배합의 PWM으로 구동하면 이 PWM배합시간에 따라 RGB삼색LED(60)가 첫번째 색으로 점등한다.

단계 170에서 PWM배합시간이 종료되면 첫번째 색의 점등을 종료하고, 단계 180에서 제로크로스의 검출을 기다린다.

단계 190에서 제로크로스검출부(35)의 제로크로스 계수를 증가하고 프레임시각타이머(45)의 값과 비교하여 프레임지속시각의 경과를 체크한다.

프레임지속시각이 경과 되지 아니하면 아직도 첫번째 색을 켜야 하므로 단계150에서 단계 190까지의 루프를 반복하므로써 첫번째 색을 계속 반복점등한다.

반면, 프레임지속시각이 경과 되면, 단계 200에서 이제 두번째 프레임지속시각이 다시 시작되어야 하므로, 중앙제어기(40)는 제로크로스검출부(35)의 제로크로스 계수를 초기화하여 두번째 프레임지속시간을 재설정한다.

단계 210에서 이제는 두번째 색을 켜야 하므로 중앙제어기(40)는 픽셀값저장부(55)에서 두번째 색정보를 가져오고, 단계 150으로 진행하여 이제 두번째 색정보를 분석하여 적절한 PWM배합시간 크기로 타이머(50)를 계시하는 등의 수순을 계속하게 된다.

결과, 픽셀값저장부(55)에 저장된 색정보대로 첫번째에서 두번째 색으로 변색 점등 즉, 순시변광하였다.

로컬전원(10)의 주파수는 연결된 모든 램프에 동일한 영향을 줌이 자명하므로, 본 발명 로컬전원(10) 주파수 동기식 순시변광램프들은, 각 프레임마다 연출해야 하는 색정보대로 동일한 프레임지속시간에 동기 일치되어, 차례로 변색해 나아갈 것 또한 자명하다.

따라서, 로컬전원(10)에 연결된 모든 램프가 동기 점등하는 순시변광램프를 구현할 수 있다.

도1은 기존 공지의 기술을 설명하기 위한 순시변광램프 구성도.

도2는 본 발명에 따른 로컬전원 주파수 동기식 순시변광램프의 구성도.

도3은 본 발명의 작용 설명을 위한 로컬전원 주파수 동기식 순시변광램프의 제어흐름도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1a 1b 1n : 램프 10 : 로컬전원

11 : 메인전원 15 : 통신선로

20 : 전원스위치

25 : 전원부 30 : 리세트부

35 : 제로크로스검출기 40 : 중앙제어기

45 : 프레임지속시각계시기 50 : 타이머

55 : 픽셀값저장부 60 : RGB삼색LED

65 : LED구동부 70 : 모드설정부

Claims

순시변광램프에 있어서, RGB삼색LED(60)와 LED구동부(61), 전원부(25)와, 중앙제어기(40), 리세트부(30), 픽셀값저장부(65)와, 타이머(50)와, 모드설정부(70)로 구성되고 제로크로스검출기(35), 프레임지속시각계시기(45)가 구성됨을 특징으로 하는 로컬전원(10) 주파수 동기식 순시변광램프.