KR20090095338A - LED Lighting Device - Google Patents

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KR20090095338A KR1020080020621A KR20080020621A KR20090095338A KR 20090095338 A KR20090095338 A KR 20090095338A KR 1020080020621 A KR1020080020621 A KR 1020080020621A KR 20080020621 A KR20080020621 A KR 20080020621A KR 20090095338 A KR20090095338 A KR 20090095338A
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Abstract

An LED lighting device is provided to implement various luminance manners by respectively controlling luminous intensities of RGB LEDs. A microprocessor(220) analyzes an inputted DMX data, and counts the number of control signals according to the inputted DMX data. The microprocessor outputs a control signal, and an LED driver(240) controls the LED operation by the control signal outputted from the microprocessor. The LED emits light according to the control of the LED driver.

Description

LED 조명기기 {LED Lighting Device}LED lighting device {LED Lighting Device}

LED 조명기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 콘트롤러에서 출력하는 제어신호의 수(펄스의 수)를 계수하여 2색이상의 LED 광도를 제어할 수 있는 LED 조명기기에 관한 것이다.The present invention relates to an LED lighting device, and more particularly, to an LED lighting device capable of controlling LED brightness of two or more colors by counting the number of control signals (pulses) output from a microcontroller.

본 발명은 다양한 방식으로 구동하는 LED를 이용한 조명기기의 광도 제어에 범용적으로 사용될 수 있다. The present invention can be used universally in the brightness control of lighting equipment using LEDs driven in various ways.

LED(Light Emitting Diode)는 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)를 이용하여 자연계의 모든 색을 표현할 수 있으며, 친환경적이고, 전력소모가 작으며, 반영구적이라는 장점으로 인해 다양한 색을 구현하는 연출 조명용으로 많이 이용되고 있다.LED (Light Emitting Diode) can express all colors of nature using red, green, and blue, and it has various colors due to the advantages of eco-friendly, low power consumption and semi-permanent. It is widely used for producing directing lighting.

LED는 적색(RED), 녹색(GREEN), 청색(BLUE)을 이용하여, 수많은 색을 표현할 수 있어 다양한 연출 조명용으로 많이 이용되고 있다.LEDs can be expressed in a variety of colors using red, green, and blue, and are widely used for various production lighting.

종래의 LED 조명 제어 방식은 DMX(Digital Multiplex) 제어 방식을 많이 이 용하고 있으며, DMX 제어 방식은 디지털 멀티플렉서 신호를 의미하며 광원과 관련된 장비와 함께 사용되는 가장 공통적인 국제 표준 규격이다.Conventional LED lighting control method uses a lot of DMX (Digital Multiplex) control method, DMX control method means a digital multiplexer signal and is the most common international standard standard used with the light source-related equipment.

DMX는 DMX512의 줄임말로 두 개의 전선을 통해 통신하는 RS-485 방식을 이용하여, 1초당 250.000비트(250kbps)씩 데이터를 전송하며, 데이터 링크당 512개 채널을 제공한다.DMX, short for DMX512, uses RS-485 communication over two wires to transmit data at 250.000 bits per second (250kbps) and provides 512 channels per data link.

종래의 LED 조명 장치는 DMX 제어신호를 발생하는 DMX 컨트롤러와 다수의 LED 조명기기가 데이지 체인(Daisy-chain) 방식을 이용하여 서로 연결된다.In the conventional LED lighting device, a DMX controller generating a DMX control signal and a plurality of LED lighting devices are connected to each other using a daisy-chain method.

상기 DMX 컨트롤러는 DMX 통신 규격에 따라 스타트 비트(Start Bit: 1비트), 데이터 비트(Data Bit: 8비트), 스탑 비트(Stop Bit: 2비트)를 한 패킷(Packet)으로 하여 연속적으로 512개의 패킷을 LED 조명기기로 송신한다.According to the DMX communication standard, the DMX controller has 512 consecutive start bits (Start bit: 1 bit), data bits (Data bit: 8 bits), and stop bit (2 bits) as one packet. Send the packet to the LED luminaire.

LED 조명장치들은 각각의 고유 어드레스(고유 주소)를 가지고 있어, 해당하는 패킷(Packet)의 데이터 코드를 수신하고 이를 이용하여 조명을 제어하게 된다.Each LED lighting device has a unique address (unique address), and receives a data code of a corresponding packet and uses the same to control lighting.

DMX 데이터는 8비트이므로, LED는 총 256(0 ~ 256) 단계로 밝기가 조정되고 RGB LED를 사용할 경우 총 16,777,215 (2563-1)가지 칼라를 구현할 수 있다.Since the DMX data is 8 bits, the LEDs can be adjusted in 256 (0 to 256) steps in total, and 16,777,215 (256 3 -1) colors can be achieved when using RGB LEDs.

LED 드라이버를 구동하는 방법은 다양한 방법에 의해 구성될 수 있으며, 도 1은 LED 드라이버 구동방법을 도시한 것이다.The method of driving the LED driver may be configured by various methods, and FIG. 1 illustrates a method of driving the LED driver.

도 1a는 전류 제한 소자로 저항을 사용한 방식이고, 이 경우 입력전압의 변화에 따라 LED의 광도가 변화하는 단점이 있다. Figure 1a is a method using a resistor as a current limiting device, in this case there is a disadvantage that the brightness of the LED changes according to the change of the input voltage.

도 1b는 레귤레이터를 사용하여 정전류 회로를 구성하는 방식이며, 도 1c는 트랜지스터를 이용하여 정전류 회로를 구성하는 방식이다. 여기서, 상기 도 1b 및 1c는 정전류 회로를 구성하였기 때문에 입력전압이 LED 구동전압보다 일정전압이상 높을 경우 균일한 LED 광도를 얻을 수 있는 장점이 있으나, 입력전압과 LED를 정전류로 구동하는 구동전압의 차이 전압(입력전압-LED를 정전류로 구동하는 구동전압)만큼 정전류를 담당하는 소자에 걸리게 되어 이에 따른 소비전력이 발생하는 단점이 존재한다. FIG. 1B illustrates a method of configuring a constant current circuit using a regulator, and FIG. 1C illustrates a method of configuring a constant current circuit using a transistor. 1B and 1C form a constant current circuit, there is an advantage that a uniform LED brightness can be obtained when the input voltage is higher than the LED driving voltage by a predetermined voltage, but the input voltage and the driving voltage for driving the LED with a constant current. There is a disadvantage in that power is generated due to the device that is in charge of the constant current by the difference voltage (the driving voltage for driving the input voltage-LED with the constant current).

도 1d는 트랜지스터나 전계효과트랜지스터(FET, Field Effect Transistor) 등의 스위칭 소자를 이용하여 입력전압을 스위칭함으로써 높은 효율로 LED에 정전류가 흐르도록 제어할 수 있다. 따라서, 이와 같은 회로는 주로 1W 이상의 파워 LED에 주로 사용되며 효율이 좋다는 장점이 있지만 회로 구성이 복잡하고 가격이 비싸다는 단점이 있다.FIG. 1D may control a constant current to flow through the LED with high efficiency by switching an input voltage using a switching element such as a transistor or a field effect transistor (FET). Therefore, such a circuit is mainly used for power LEDs of 1W or more and has an advantage of good efficiency, but has a disadvantage in that the circuit configuration is complicated and expensive.

상기와 같은 LED 드라이버 회로에 제어신호를 보내는 방법 직류(DC) 연속 전류를 제어하는 방법과 펄스 전류를 제어하는 방법이 많이 사용된다. 인간의 눈에 적합한 광출력을 제공하는 데에는 DC 연속 전류를 제어하는 것이 바람직하지만, 응답속도(Response time)가 느리고, 분해능(Resolution)이 떨어지는 단점이 있어 다양한 연출을 필요로하는 응용분야에서는 펄스폭변조 방식(PWM, Pulse Width Modulation)을 기초로 하는 펄스 전류 제어방식이 사용된다.Sending a control signal to the LED driver circuit as described above A method of controlling a direct current (DC) continuous current and a method of controlling a pulse current are used a lot. It is desirable to control the DC continuous current to provide the light output suitable for the human eye, but it has the disadvantage of slow response time and poor resolution. The pulse current control method based on the modulation method (PWM, Pulse Width Modulation) is used.

도 2는 종래의 펄스폭변조(PWM) 방식에 의한 출력 신호를 도시한 것이다.Figure 2 shows the output signal by the conventional pulse width modulation (PWM) method.

도 2를 참조하면, 종래의 펄스폭변조(PWM) 방식은 마이크로 콘트롤러의 출력주기(Period)를 일정하게 유지하고, 이 주기를 0 ~ 255로 분할하여 256단계의 펄스 폭을 조정함으로써 출력신호를 0% ~ 100%까지 단계적으로 제어하는 방식이다.Referring to FIG. 2, the conventional pulse width modulation (PWM) method maintains a constant output period of a microcontroller, divides the period by 0 to 255, and adjusts the pulse width in 256 steps. It is a step-by-step control from 0% to 100%.

종래의 펄스폭변조(PWM) 방식으로 제어할 경우 출력신호는 일정한 주기를 256단계로 분할한 각각의 독립된 듀티사이클(Duty Cycle)로 개별 제어함으로써, LED 당 256 단계의 광도를 제어하게 된다. 따라서 듀티 사이클이 255단계가 되면 LED 광출력은 100%가 된다.When controlling by the conventional pulse width modulation (PWM) method, the output signal is individually controlled by each independent duty cycle in which a predetermined period is divided into 256 steps, thereby controlling the brightness of 256 steps per LED. Therefore, when the duty cycle reaches 255 steps, the LED light output is 100%.

그러나, 종래의 펄스폭변조(PWM) 방식은 LED에 흐르는 전류 제어에 한계가 있고, 온도 제어 등의 부가 기능이 추가 되었을 경우, 조명 연출에 한계가 있다. However, the conventional pulse width modulation (PWM) method has a limit in controlling the current flowing through the LED, and when additional functions such as temperature control are added, there is a limit in lighting.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 마이크로 콘트롤러가 입력전압에 따라 적색(RED), 녹색(GREEN), 청색(BLUE) LEDs에 일정한 주파수를 가지는 각각의 다른 듀비티의 제어신호를 출력하고, 각 듀비티에 해당하는 제어신호의 수(펄스의 수)를 계수하여 LED 드라이버 회로에 발생하는 전력소비를 줄일 수 있고 다양한 부가기능을 가지는 LED 조명기기를 제공하는 데 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a microcontroller with a different frequency of red, green, and blue LEDs having a constant frequency according to an input voltage. The present invention provides an LED lighting device that outputs a control signal and counts the number of control signals (pulses) corresponding to each duty to reduce power consumption generated in the LED driver circuit and has various additional functions.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 LED 조명기기는 입력된 DMX 데이터를 분석하고, 입력된 DMX 데이터에 따라 제어신호의 수(펄스의 수)를 계수하여 제어신호를 출력하는 마이크로 프로세서와 상기 마이크로 프로세서에서 출력된 제어신호에 LED의 작동을 제어하는 LED드라이버와 상기 LED드라이버의 제어에 따라 발광하는 LED를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the LED lighting apparatus according to the present invention analyzes the input DMX data, and counts the number of control signals (number of pulses) according to the input DMX data and outputs a control signal. The control signal output from the microprocessor is characterized in that it comprises an LED driver for controlling the operation of the LED and the LED to emit light under the control of the LED driver.

여기서, 상기 LED는 적색(RED), 녹색(GREEN) 및 청색(BULE) LEDs 중 선택된 2색 이상의 LED를 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the LED is characterized in that it comprises two or more LEDs selected from among the red (RED), green (Green) and blue (BULE) LEDs.

그리고, 상기 마이크로 컨트롤러는 LED 드라이버의 전력소비가 문제되는 경우 상기 2색 이상의 LED 각각에 일정한 주파수를 가지는 각각의 다른 듀티비의 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.When the power consumption of the LED driver is a problem, the microcontroller outputs control signals of different duty ratios having a predetermined frequency to each of the two or more LEDs.

또한, 상기 마이크로 컨트롤러는 DMX 데이터에 대응되는 제어신호인 펄스를 제어하는 PWM 컨트롤러와 RGB LED 각각의 색의 순방향 전압값을 측정하여 각각의 RGB LED에 설정된 평균전류가 흐르도록 각각의 RGB LED의 듀티비(D)를 산출하는 듀티비 산출모듈과 상기 듀티비 산출모듈로부터 산출된 레지스터 값(N)을 저장하는 출력비교 레지스터와 상기 PWM 컨트롤러에서 발생한 펄스가 상기 출력비교 레지스터에 저장된 듀티비를 가지도록 온/오프 제어하는 듀티비 제어모듈과 상기 듀티비 제어모듈에 의해 제어된 펄스가 발생할 때마다 펄스 갯수를 카운터하는 계수 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the microcontroller measures the forward voltage value of each color of the RGB LED and the PWM controller that controls the pulse which is a control signal corresponding to the DMX data, and the duty of each RGB LED so that the average current set in each RGB LED flows. A duty ratio calculation module for calculating the ratio D, an output comparison register for storing the register value N calculated from the duty ratio calculation module, and a pulse generated from the PWM controller to have a duty ratio stored in the output comparison register And a coefficient register for counting the number of pulses each time a pulse controlled by the duty ratio control module occurs.

그리고, 상기 계수 레지스터는The coefficient register is

상기 계수 레지스터는 DMX 데이터를 통해 받은 RGB LED 각각의 데이터 값과 카운터된 값을 비교하여 일치하는 경우 상기 PWM 컨트롤러의 출력을 디세이블(Disable)하고, 레지스터 값이 255가 되면 새로 수신된 DMX 데이터를 업데이트하여 리셋하고, RGB LED의 수신 데이터가 0이 아닌 경우 상기 PWM 컨트롤러의 출력을 인에이블(Enable)하는 것을 특징으로 한다.The coefficient register compares the data value of each RGB LED received through DMX data with the counter value, and if it matches, disables the output of the PWM controller, and when the register value reaches 255, newly receives DMX data. Update and reset, and if the received data of the RGB LED is not 0, the output of the PWM controller (Enable) is characterized in that (Enable).

또한, 상기 듀티비 산출모듈은 상기 LED 드라이버가 정전류 회로로 구성된 경우 상기 2 색이 상의 LED 모두 동일한 듀티비로 설정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the duty ratio calculation module is characterized in that when the LED driver is configured as a constant current circuit, the LEDs of two or more colors are set to the same duty ratio.

그리고, 상기 계수 레지스터는 상기 RGB LED마다 별도로 구성되어 상기 DMX 데이터를 처리하는 것을 특징으로 한다.The coefficient register is configured separately for each of the RGB LEDs to process the DMX data.

상기의 과제 해결 수단을 통해 알 수 있듯이 본 발명에 따른 LED 조명기기 는 LED 드라이버 구동회로의 과전류로 인한 발열 방지 및 전력 손실을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 3색의 RGB LED 각각을 개별적으로 안정적인 광도제어가 가능하여 다양한 조명 연출이 가능한 탁월한 효과가 발생한다.As can be seen through the above problem solving means, the LED lighting device according to the present invention can not only prevent heat generation and power loss due to overcurrent of the LED driver driving circuit, but also independently stabilize the luminance of each of three color RGB LEDs. It can be controlled to produce an excellent effect that can produce a variety of lighting.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명장치의 시스템 구성도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명기기의 블럭도이고, 도 4는 도 5의 마이크로 컨트롤러의 블럭도이다.Figure 3 is a system configuration of the LED lighting apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 4 is a block diagram of the LED lighting apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 4 is a block diagram of the microcontroller of Figure 5 to be.

도 3 내지 5를 참조하면, 본 발명에 따른 LED 조명장치는 어드레스를 입력하는 어드레스 입력기(10)와 상기 어드레스 입력기(10)와 데이지 체인(Daisy_chain) 방식으로 연결된 다수의 LED 조명기기(1~N개)(20)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 어드레스 입력기(10)와 연결되는 LED 조명기기(20)의 수는 조명 연출 목적에 따라 패킷 전송이 가능한 한도 내에서 자유롭게 설정될 수 있다.3 to 5, the LED lighting apparatus according to the present invention includes a plurality of LED lighting apparatuses 1 to N connected to an address inputter 10 for inputting an address and the daisy-chain method with the address inputter 10. Can be configured to include 20). Here, the number of the LED lighting device 20 is connected to the address input unit 10 may be freely set within the limit that can be transmitted packet according to the purpose of the lighting direction.

상기 어드레스 입력기(10)와 다수의 LED 조명기기(20)는 2개의 전원선(V+, GND)과 2개의 통신선(DMX+, DMX-)와 하나의 어드레스 선(Address_in or Adderss_out)으로 연결된다. 여기서, 상기 전원선은 어드레스 입력기(10) 구동을 위한 전원 공급원의 역할과 함께 LED 조명기기(20)의 전원용으로 사용될 수 있으 며, 상기 통신선은 DMX512 규격에 따라 연결되며 어드레스 입력기(10)와 LED 조명기기(20) 사이에서 데이터 송수신에 사용되고, 상기 어드레스 선은 각 LED 조명기기가 어드레스 입력을 받을 수 있는 상태로 전환하기 위해 사용된다. The address input unit 10 and the plurality of LED lighting units 20 are connected to two power lines V + and GND, two communication lines DMX + and DMX- and one address line Address_in or Adderss_out. Here, the power line may be used for the power supply of the LED lighting device 20 together with the role of a power source for driving the address input unit 10, the communication line is connected according to the DMX512 standard and the address input unit 10 and the LED It is used to transmit and receive data between the luminaires 20, and the address line is used to switch to a state in which each LED luminaire can receive an address input.

어드레스 입력기(10)의 어드레스 출력(adress_out)은 첫번째 LED 조명기기의 어드레스 입력(ADDR_IN)으로 연결되고, 첫번째 LED 조명기기의 어드레스 출력(ADDR_OUT)은 두번째 LED 조명기기의 어드레스 입력(ADDR_IN)에 연결된다. 상기와 같은 방법은 N번째 LED 조명기기까지 어드레스 선이 연결된다.The address output address_out of the address input unit 10 is connected to the address input ADDR_IN of the first LED luminaire, and the address output ADDR_OUT of the first LED luminaire is connected to the address input ADDR_IN of the second LED luminaire. . In the above method, the address line is connected to the Nth LED luminaire.

이하, 상기 어드레스 입력기(10)의 구성은 본 발명의 핵심에서 벗어나므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, since the configuration of the address input unit 10 deviates from the core of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

LED 조명기기(20)는 전체 LED 조명기기를 제어하는 마이크로 컨트롤러(220), DMX 데이터가 입/출력되는 트랜시버(230), 입력전압을 상기 마이크로 컨트롤러가 안정적으로 구동할 수 있는 전압(+5V)로 변환하는 레귤레이터(210), 상기 마이크로 컨트롤러가 동작할 수 있는 클럭을 발생시키고 비동기로 입력되는 통신데이터를 안정적으로 수신하여 LED 드라이버를 원할히 제어하는 크리스탈(250), 상기 마이크로 컨트롤러에 의한 제어신호에 의해 LED 구동을 제어하는 LED 구동회로(240) 및 상기 LED 구동회로에 의해 작동되는 LED(260)를 포함하여 구성될 수 있다.The LED lighting device 20 includes a microcontroller 220 for controlling the entire LED lighting device, a transceiver 230 through which DMX data is input / output, and a voltage at which the microcontroller can stably drive an input voltage (+ 5V). Regulator 210 for converting to the microcontroller generates a clock that can operate the microcontroller 250 to receive the asynchronously input communication data stably to control the LED driver smoothly, to the control signal by the microcontroller It may be configured to include an LED driving circuit 240 for controlling the LED drive by and the LED 260 operated by the LED driving circuit.

여기서, 상기 트랜시버(230)는 커넥터 IN을 통해 입력된 DMX 512(RS-485) 신호를 마이크로 컨트롤러가 인식가능한 신호로 변환한 후 마이크로 컨트롤러(220)로 출력 신호를 전송하고, 상기 마이크로 컨트롤러(220)는 트랜시버(230)를 통해 전송된 통신 신호를 분석하여 LED 드라이버(240)를 구동하여 LED(250)를 제어하게 된다.Here, the transceiver 230 converts the DMX 512 (RS-485) signal input through the connector IN to a signal that can be recognized by the microcontroller, and then transmits an output signal to the microcontroller 220, and the microcontroller 220 ) Controls the LED 250 by driving the LED driver 240 by analyzing a communication signal transmitted through the transceiver 230.

그리고, 상기 마이크로 컨트롤러(220)는 상기 트랜시버를 통해 전송된 DMX 데이터를 분석하여, 2색 이상의 LED 각각에 일정한 주파수를 가지는 듀티비를 산출하여 출력하고, 입력된 데이터에 따라 상기 듀티비의 제어신호의 수(펄스의 수)를 계수하여 제어신호를 출력한다.The microcontroller 220 analyzes the DMX data transmitted through the transceiver, calculates and outputs a duty ratio having a predetermined frequency in each of two or more LEDs, and outputs a control signal of the duty ratio according to the input data. The control signal is output by counting the number of pulses.

보다 구체적으로, 상기 마이크로 컨트롤러(220)는 8비트 데이터에 대응되는 제어신호인 펄스를 제어하는 PWM 컨트롤러(221)와 RGB LED 각각의 색의 순방향 전압값을 측정하여 각각의 RGB LED에 설정된 평균전류가 흐르도록 각각의 RGB LED의 듀티비를 산출하는 듀티비 산출모듈(222)과 상기 듀티비 산출모듈로부터 산출된 값을 저장하는 출력비교 레지스터(223)와 상기 PWM 컨트롤러에서 발생한 펄스가 상기 출력비교 레지스터에 저장된 듀티비를 가지도록 온/오프 제어하는 듀티비 제어모듈(224)과 상기 듀티비 제어모듈에 의해 제어된 펄스가 발생할 때마다 펄스 갯수를 카운터하는 계수 레지스터(225)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 계수 레지스터(225)는 상기 RGB LED마다 별도로 구성되어 상기 DMX 데이터를 처리할 수 있다.More specifically, the microcontroller 220 measures the forward voltage value of each color of the RGB LED and the PWM controller 221 for controlling the pulse which is a control signal corresponding to 8-bit data, and sets the average current of each RGB LED. The duty ratio calculation module 222 that calculates the duty ratio of each RGB LED so as to flow, the output comparison register 223 that stores the value calculated from the duty ratio calculation module, and the pulse generated by the PWM controller are compared with the output ratio. A duty ratio control module 224 for controlling on / off to have a duty ratio stored in the register and a coefficient register 225 for counting the number of pulses each time a pulse controlled by the duty ratio control module occurs. Can be. The coefficient register 225 may be configured separately for each of the RGB LEDs to process the DMX data.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 LED 조명기기 제어방법에 대해 살펴보기로 한다.Hereinafter, a look at the LED lighting device control method according to the present invention configured as described above.

본 발명에는 마이크로 컨트롤러(220)로 ATMEL사의 ATMEGA48을 사용하였고, 20MHz의 크리스탈을 사용하였으며, 본 실시예에서는 마이크로 컨트롤러의 부하를 줄이고 펄스 제어신호를 원할히 발생하기 위해 PWM 컨트롤러(221)로 8-비트 PWM 모드를 사용하였다. In the present invention, ATMEL ATMEGA48 is used as the microcontroller 220, and 20MHz crystal is used. In this embodiment, 8-bits are used as the PWM controller 221 to reduce the load of the microcontroller and smoothly generate a pulse control signal. PWM mode was used.

도 6a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전류 제한소자로 저항을 사용한 경우를 도시한 블럭도이다.6A is a block diagram showing a case where a resistor is used as a current limiting device according to a preferred embodiment of the present invention.

먼저, LED 조명기기에 입력되는 입력전압을 측정한다.First, measure the input voltage input to the LED lighting device.

도 6a를 참조하면, 입력전압을 저항 R1과 R2로 분압하여, 마이크로 컨트롤러의 아날로그/디지털 컨버터(A/D Conveter, 미도시)를 이용하여 측정한 후, 측정된 전압 값을 내부 레지스터(미도시)에 저장한다. 상기 아날로그/디지털 컨버터는 듀티비 산출모듈에 포함되어 구성될 수 있으며, 마이크로 컨트롤러에 별도로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 6A, the input voltage is divided by resistors R1 and R2, measured using an analog / digital converter (A / D conveter, not shown) of a microcontroller, and the measured voltage value is measured by an internal resistor (not shown). ). The analog / digital converter may be included in a duty ratio calculation module and may be separately configured in a microcontroller.

여기서, 아날로그/디지털 변환시 기준 전압은 마이크로 컨트롤러의 입력전압을 사용하였으나, 좀 더 정밀한 아날로그/디지털 변환 데이터 값을 원할 경우 외부 기준전압을 사용할 수 있다.In this case, the reference voltage during analog / digital conversion is used as the input voltage of the microcontroller, but when a more precise analog / digital conversion data value is desired, an external reference voltage can be used.

이어서, RGB LED(적색/ 녹색/ 청색 LEDs) 각각의 듀티비를 산출한다.The duty ratio of each of the RGB LEDs (red / green / blue LEDs) is then calculated.

보다 구체적으로, 듀티비 산출모듈(222)은 상기 전압 측정에 의해 저항 R3, R4, R5의 저항값과 각각 직렬로 연결된 RGB LED의 총 순방향 전압값을 기초로 RGB LED각각에 원하는 평균치의 전류를 흐르도록 하는 RGB LED 각각의 듀티비를 산출하게 된다. 여기서, 듀티비란 하나의 펄스를 255 단계로 나누었을 때 펄스가 지속되는 기간(Period)를 말하며, 예를 들어 듀티가 60이라면, 펄스가 60/256의 기간만큼 지속되므로 듀티비는 ≒0.23이 된다.More specifically, the duty ratio calculation module 222 calculates a desired average current for each of the RGB LEDs based on the total forward voltage values of the RGB LEDs connected in series with the resistance values of the resistors R3, R4, and R5 by the voltage measurement. It calculates the duty ratio of each RGB LED to flow. Here, the duty ratio refers to the duration of a pulse when a pulse is divided into 255 steps. For example, if the duty is 60, the duty ratio is? 0.23 since the pulse lasts for 60/256. .

그리고, 상기 듀티비 산출모듈에 의해 산출된 값(듀비티 값)에 255를 곱한 값의 정수값을 각각의 출력비교 레지스터에 저장한다. 여기서, LED에는 과도한 펄 스 전류가 흐르지 않아야 하므로 저항값 R3,R4,R5를 조정하여 출력 비교 레지스터의 값을 200 ~ 255 사이의 값을 가지도록 하는 것이 바람직하다. 이를 통해 LED에 과도한 펄스 전류가 흐르는 것을 방지함과 동시에 마이크로 컨트롤러(222)가 다른 작업을 할 수 있는 시간을 벌 수 있다.In addition, an integer value of a value obtained by multiplying the value (duty value) calculated by the duty ratio calculation module by 255 is stored in each output comparison register. Here, since excessive pulse current should not flow through the LED, it is preferable to adjust the resistance values R3, R4, and R5 so that the value of the output comparison resistor has a value between 200 and 255. This prevents excessive pulse current from flowing through the LED, and at the same time, allows the microcontroller 222 to perform other tasks.

상기 듀티비 산출과정에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 하기와 같다.Looking at the duty ratio calculation process in more detail as follows.

LED의 순방향 전압(Forward voltage)은 제조회사마다 약간의 차이는 있지만 일반적으로 적색 LED의 경우 2.0 ~ 2.2V 이고, 녹색 LED와 청색 LED의 경우 3.1 ~ 3.3 V 정도이다. 그리고 LED에 흐를수 있는 최대 순방향 전류(Maximum Forward Current) 또한 종류 및 제조회사마다 차이가 있지만 고휘도 LED(High Bright LED)의 경우 35mA이고, 실제 LED 회로 설계시에는 최대 순방향 전류보다 낮은 정도로 설계를 한다.The LED's forward voltage varies slightly from manufacturer to manufacturer, but is typically 2.0 to 2.2V for red LEDs and 3.1 to 3.3V for green and blue LEDs. The maximum forward current that can flow through the LED also varies depending on the type and manufacturer, but 35mA for high brightness LEDs and less than the maximum forward current when designing an actual LED circuit. .

도 7a는 LED 순방향 전류 제어를 설명하기 위한 회로도이다.7A is a circuit diagram for explaining LED forward current control.

도 7a를 참조하여 적색 LED를 기준으로 설명하면, LED에 흐르는 전류를 제한하기 위해 저항 R1, R2가 사용되고 상기 저항 R1, R2와 직렬로 적색 LED 5개가 연결되고, LED의 조명 연출을 제어하기 위해 반도체 스위칭 소자인 트랜지스터를 사용하여 회로를 구성하였다.Referring to FIG. 7A with reference to the red LED, resistors R1 and R2 are used to limit the current flowing in the LED, and five red LEDs are connected in series with the resistors R1 and R2, and to control the illumination of the LED. The circuit was constructed using the transistor which is a semiconductor switching element.

전류 제한용 저항 R1, R2는 하기의 <수학식 1>에 의해 계산될 수 있다.The current limiting resistors R1 and R2 can be calculated by the following Equation 1.

Figure 112008016300013-PAT00001
Figure 112008016300013-PAT00001

여기서, Vin : 입력전압, N = LED 갯수, VLED = LED의 순방향 전압Where V in : input voltage, N = number of LEDs, V LED = forward voltage of LED

VCE : 트랜지스터(Q1)의 컬렉터-에미터 포화전압(Saturation voltage) V CE : Collector-Emitter Saturation Voltage of Transistor Q1

도 7b는 LED 조명기기가 전원장치에 연결된 상태를 도시한 것이다.Figure 7b shows a state in which the LED lighting device is connected to the power supply.

도 7b와 같이 LED 조명기기를 전원장치에 연결하면, 전원공급선의 저항 값 및 전원 공급선에 흐르는 총 전류량에 에 따라 입력전압이 변하게 된다.When the LED lighting device is connected to the power supply as shown in FIG. 7B, the input voltage is changed according to the resistance value of the power supply line and the total amount of current flowing through the power supply line.

입력전압이 20V 에서 24V까지 변하고 LED에 흐르는 전류를 20mA, LED의 순방향 전압이 2.1V라고 하면, 저항 R1, R2를 계산하면 (VCE = 0.3V라 가정) 하기와 같다.If the input voltage changes from 20V to 24V, the current flowing through the LED is 20mA, and the forward voltage of the LED is 2.1V, then the resistors R1 and R2 are calculated (assuming VCE = 0.3V).

Figure 112008016300013-PAT00002
Figure 112008016300013-PAT00002

계산된 R이 460Ω이므로 R1은 220Ω, R2는 240Ω을 사용하였을 때 측정한 LED 전류값과 상기 <수학식 1>을 통한 계산 값은 <표 1>과 같다.Since the calculated R is 460Ω, the LED current value measured when R1 is 220Ω and R2 is 240Ω, and the calculated value through Equation 1 are shown in Table 1.

입력전압(Vin) Input voltage (Vin) LED 전류(mA)LED current (mA) 듀티비(D) Duty ratio (D) 레지스터 값(N) Register value (N) 측정치Measure 계산치Calculation 19 V19 V 18.418.4 17.817.8 1One 255255 20 V20 V 20.420.4 20.020.0 1One 255255 21 V21 V 22.522.5 22.222.2 0.9010.901 230230 22 V22 V 24.524.5 24.324.3 0.8230.823 210210 23 V23 V 26.526.5 26.526.5 0.7550.755 193193 24 V24 V 28.728.7 28.728.7 0.6970.697 178178

LED 전류의 측정치와 계산치에 큰 차이가 없음을 상기 <표 1>을 통해 알 수 있다. 입력전압이 24V일 때 LED에 흐르는 전류가 설계치와 차이 때문에 LED 신뢰성이 떨어지게 되며 LED의 광도가 높아지게 된다. 따라서 LED에 흐르는 평균전류를 감소시켜 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다.It can be seen from Table 1 that there is no significant difference between the measured value and the calculated value of the LED current. When the input voltage is 24V, the current flowing through the LED is different from the design value, which reduces the LED reliability and increases the brightness of the LED. Therefore, the above problems can be solved by reducing the average current flowing through the LED.

도 8은 전류가 흐를 때의 펄스를 도시한 것이다.8 shows a pulse when a current flows.

도 8을 참조하면, 평균전류(iave)는 하기의 <수학식 2>를 통해 계산할 수 있다.Referring to FIG. 8, the average current i ave may be calculated through Equation 2 below.

Figure 112008016300013-PAT00003
Figure 112008016300013-PAT00003

여기서, i : LED에 흐르는 전류, T : 주기, TON : ON 시간Where, i: current flowing through the LED, T: period, T ON: ON time

D : 듀티비(T/TON)D: Duty Ratio (T / T ON )

여기서, 출력비교 레지스터는 0에서 255까지의 변화폭을 가가진다면 LED에 흐르는 평균전류를 제어하기 위한 레지스터 값은 하기와 같이 계산된다.Here, if the output comparison register has a variation range from 0 to 255, the register value for controlling the average current flowing through the LED is calculated as follows.

레지스터 값(N) = (D × 255)의 정수값Register value (N) = integer value of (D × 255)

결국, 상기와 같은 <수학식 2>를 통해 평균전류에 따른 듀티비를 산출할 수 있으며, 상기 듀티비에 의해 출력 비교 레지스터에 저장되는 값이 상기 <표 1>과 같이 산출될 수 있다.As a result, the duty ratio according to the average current may be calculated through Equation 2, and the value stored in the output comparison register may be calculated as shown in Table 1 by the duty ratio.

상기 표 1과 같이 레지스터 값을 변화시켜 LED의 제어신호의 펄스를 변화시킴으로써 LED에 흐르는 전류를 제어하는 동시에 펄스의 갯수로 조명 연출을 행할 수 있다. 또한, LED에 흐르는 펄스 전류를 감소시키기 위해 도 9와 같은 저역 통과 필터(Low Pass Filter)를 구성할 수 있다.As shown in Table 1, by changing the register value to change the pulse of the control signal of the LED, it is possible to control the current flowing through the LED, and at the same time the illumination can be produced by the number of pulses. In addition, a low pass filter as shown in FIG. 9 may be configured to reduce the pulse current flowing through the LED.

LED는 온도가 올라감으로 인해 내부 LED 칩의 파손이 발생할 수 있고, 시간이 지남에 따라 광도의 감소가 감소하게되는 등 신뢰성이 떨어지게 된다. 따라서 LED의 온도가 상승하게 되면 온도가 감소시킬 수 있는 방법이 필요하다.As LEDs increase in temperature, breakage of the internal LED chip may occur, and reliability decreases as the brightness decreases over time. Therefore, if the temperature of the LED rises, there is a need for a method of reducing the temperature.

그러나 종래의 PWM 제어 방식은 LED의 온도 상승을 제어하기 위해 펄스 폭(듀티폭)을 감소시켜야 하지만 펄스 폭을 감소시킬 경우(예를 들어, 도 10과 같이 255를 240으로 감소시킨 경우) 최대로 제어할 수 있는 연출 표현 레지스터 값이 감소(0 ~ 240)하므로 표현이 제한되는 문제가 있으나, 본 발명은 온도 제어를 위해 펄스 폭을 감소시키고 펄스의 갯수를 계수함으로써 총 256 단계(0~255)의 조명 연출이 가능한 효과가 있다.However, the conventional PWM control method needs to reduce the pulse width (duty width) to control the temperature rise of the LED, but when the pulse width is decreased (for example, when 255 is reduced to 240 as shown in FIG. 10), the maximum is achieved. Since the expression value that can be controlled is reduced (0 to 240), the expression is limited. However, the present invention reduces the pulse width and counts the number of pulses for temperature control. It is possible to produce a lighting effect.

도 6b는 좀 더 정확한 평균전류를 계산할 수 있는 회로로 저항 R6에 흐르는 전류를 아날로그/디지털 변환함으로써 듀티비의 미세조정이 가능하다.Figure 6b is a circuit that can calculate a more accurate average current is possible to fine-tune the duty ratio by analog-to-digital conversion of the current flowing through the resistor R6.

아날로그/디지털 변환만으로 듀티비의 미세 조정이 가능한 경우, 피크홀드(Peak and Hold)회로 및 증폭회로는 도 6c와 같이 저역통과필터(Low Pass Filter)로 대체될 수 있다.When fine adjustment of the duty ratio is possible only by analog / digital conversion, the peak and hold circuit and the amplification circuit may be replaced by a low pass filter as shown in FIG. 6C.

듀티비 제어모듈(224)은 상기 PWM 컨트롤러(221)에서 발생한 펄스가 오버플로우(Overflow) 되는 시간을 주기로 상기 출력비교 레지스터에 저장된 듀티비를 가지는 펄스제어 신호로 원할히 온/오프(On/Off) 제어한다. The duty ratio control module 224 smoothly turns on / off a pulse control signal having a duty ratio stored in the output comparison register at a time when the pulse generated by the PWM controller 221 overflows. To control.

이어서, 계수 레지스터(224)가 초기 리셋되고, 한 개의 펄스가 발생할 때마다, 즉 Timer/Count 오버플로우가 발생할 때마다, 계수 레지스터의 값을 1씩 증가시킨다.The count register 224 is then initially reset, and each time one pulse occurs, that is, each time a Timer / Count overflow occurs, the value of the count register is increased by one.

계수 레지스터(224)가 DMX512 데이터를 통해 받은 RGB LED 각각의 데이터와 비교하여 일치할 경우 일치하는 LED의 8비트 PWM 모드를 디세이블(Disable)한다.If the coefficient register 224 compares the data of each of the RGB LEDs received through DMX512 data and matches, disables the 8-bit PWM mode of the matching LEDs.

그리고, 계수 레지스터(224)가 255가 될 때, 새로 수신된 DMX512 데이터를 업데이트하고 계수 레지스터(224)를 리셋시킨다.When the count register 224 becomes 255, the newly received DMX512 data is updated and the count register 224 is reset.

이어서, RGB LED의 수신 데이터가 0이 아닌 경우 해당 LED의 8 비트 PWM 모드를 인에이블(Enable)한다.Subsequently, when the received data of the RGB LED is not 0, the 8-bit PWM mode of the corresponding LED is enabled.

기서, 출력펄스 제어신호를 오프(OFF) 시키는 방법은 PWM을 담당하는 출력비교 레지스터에 0을 입력함으로써 이루어질 수 있으며, 각 LED마다 계수레지스터를 따로 설정하여 DMX512 데이터를 처리할 수 있다. , Where a method of turning off the output pulse control signal (OFF) can be made by entering a zero in the output compare register responsible for PWM, can each LED to the coefficient register set aside to handle DMX512 data.

또한, 아날로그/디지털 변환 측정을 프리 러닝 모드(Free Running Mode)를 사용하거나 주기적으로 하여 출력비교 레지스터를 업데이트할 수 있다.In addition, the analog-to-digital conversion measurements can be updated using the free running mode or periodically.

도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어신호의 파형도이다.11 is a waveform diagram of a control signal according to a preferred embodiment of the present invention.

LED 순방향 전압(Foward Voltage)는 제조회사마다 약간의 차이는 있지만, 대략 적색 LED는 2.1V, 녹색 LED와 청색 LED는 3.3V로 각기다르다. 따라서 LED에 인가되는 입력 전압은 직렬로 연결된 녹색 또는 청색 LED의 각각의 합보다 큰 전압이 인가되어야 한다. 이 경우 적색 LED에 사용되는 정전류 회로에서는 보다 큰 전력소비가 일어나게 된다. 특히 100% 듀티 사이클을 가질 경우 가장 큰 전력소비가 발생한다.LED forward voltages vary slightly from manufacturer to manufacturer, but are roughly 2.1V for red LEDs and 3.3V for green and blue LEDs. Therefore, the input voltage applied to the LED must be applied to a voltage greater than the sum of each of the green or blue LEDs connected in series. In this case, a greater power consumption occurs in the constant current circuit used for the red LED. Especially with 100% duty cycle, the highest power consumption occurs.

따라서 마이크로 컨트롤러(222)가 입력전압에 따라 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED에 일정한 주파수를 가지는 각각의 다른 듀티비의 제어신호를 출력함으로써 LED 드라이버 회로에서 발생하는 전력소비를 줄일 수 있다. 여기서, 정전류 회로의 전력소비가 문제가 되지 않을 때는 동일한 듀티비의 제어신호를 출력할 수 도 있으 며, 제어신호의 수(펄스의 수)로 LED 광도를 제어하게 된다.Therefore, the microcontroller 222 outputs control signals of different duty ratios having a constant frequency to the red LED, the green LED, and the blue LED according to the input voltage, thereby reducing power consumption generated in the LED driver circuit. Here, when the power consumption of the constant current circuit is not a problem, it is possible to output a control signal of the same duty ratio, and to control the LED brightness by the number of control signals (number of pulses).

즉, DMX512의 제어신호에 따른 RGB LED의 광도는 마이크로 컨트롤러(222)에서 출력하는 제어신호의 계수를 통하여 0 ~ 255까지 총 256단계로 제어될 수 있다.That is, the luminance of the RGB LED according to the control signal of the DMX512 may be controlled in 256 steps from 0 to 255 through the coefficient of the control signal output from the microcontroller 222.

도 11에서 알 수 있듯이, RGB LED의 출력비교 레지스터(223)에 저장된 듀티비가 각각 적색 LED는 180이고, 제 1 사이클에서 전송된 DMX 데이터가 2이므로 마이크로 컨트롤러는 듀티비가 180인 펄스를 2개를 계수(1-2주기)하고 나머니 주기(3-255주기)는 오프되도록 제어한다. 이어서, 다음 사이클(제 2 사이클)의 DMX 데이터가 255이므로 듀티비가 180인 펄스를 255개를 계수(1-255주기)하여 출력을 제어하게 된다.As can be seen in FIG. 11, since the duty ratio stored in the output comparison register 223 of the RGB LED is 180 for each of the red LEDs, and the DMX data transmitted in the first cycle is 2, the microcontroller generates two pulses having a duty ratio of 180. The counting (1-2 cycles) and the remaining cycles (3-255 cycles) are controlled to be off. Subsequently, since the DMX data of the next cycle (second cycle) is 255, the output is controlled by counting 255 pulses having a duty ratio of 180 (1-255 cycles).

또한, 녹색 LED의 듀티비가 220이고, 제 1 사이클에서 전송된 DMX 데이터가 128이므로 마이크로 컨트롤러(222)는 듀티비가 220인 펄스를 128개를 계수(1-128주기)하고 나머지 주기(129-255 주기)는 오프되도록 제어한다. 이어서, 다음 사이클(제 2 사이클)의 DMX 데이터가 120이므로 듀티비가 220인 펄스를 120개를 계수(1-120주기)하고 나머지 주기(121-255주기)는 오프되도록 제어하여 출력한다.In addition, since the duty ratio of the green LED is 220 and the DMX data transmitted in the first cycle is 128, the microcontroller 222 counts 128 pulses having a duty ratio of 220 (1-128 cycles) and the remaining cycles (129-255). Cycle) is controlled to be off. Subsequently, since the DMX data of the next cycle (second cycle) is 120, 120 pulses having a duty ratio of 220 are counted (1-120 cycles) and the remaining cycles (121-255 cycles) are controlled and outputted.

마지막으로 청색 LED의 듀티비가 250이고, 제 1 사이클에서 전송된 DMX 데이터가 255이므로 마이크로 컨트롤러(222)는 듀티비가 250인 펄스를 255개를 계수(1-255주기)하여 출력을 제어하게 된다. 이어서, 다음 사이클(제 2 사이클)의 DMX 데이터가 0이므로 펄스를 출력하지 않도록 제어한다.Finally, since the duty ratio of the blue LED is 250 and the DMX data transmitted in the first cycle is 255, the microcontroller 222 counts (255 cycles) 255 pulses having a duty ratio of 250 to control the output. Subsequently, since the DMX data of the next cycle (second cycle) is zero, the control is performed so that a pulse is not output.

결국, 본 발명은 RGB LED 각각에 서로 다른 듀티비를 산출하고, 전송된 DMX 데이터에 해당하는 펄스의 수가 출력되도록 제어하여 LED 드라이버의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다. As a result, the present invention is characterized in that the operation of the LED driver is controlled by calculating different duty ratios for each of the RGB LEDs and controlling the number of pulses corresponding to the transmitted DMX data to be output.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리니어형 정전류 회로를 사용한 블럭도이다.12 is a block diagram using a linear constant current circuit according to another embodiment of the present invention.

정전류 회로는 레귤레이터, 스위칭 소자 또는 정전류 집적회로 등을 이용하여 구성할 수 있다. LED 조명장치의 구성상 하나의 입력전압에 많은 LED 조명기기가 연결되어 있을 경우 조명 연출에 따라 입력전압의 변동이 심하게 나타날 수 있다.The constant current circuit can be configured using a regulator, a switching element, or a constant current integrated circuit. When many LED lighting devices are connected to one input voltage due to the configuration of the LED lighting device, the input voltage may fluctuate greatly depending on the lighting direction.

이 때는 도 6과 같이 저항만으로 연결하여 제어할 경우 입력 전압의 변화에 따른 제어신호의 반응속도가 느리기 때문에 이를 보완하기 위해 도 8과 같은 정전류 회로를 사용할 수 있다. In this case, when the control is connected only with a resistor as shown in FIG. 6, the response speed of the control signal according to the change in the input voltage is slow, and thus, the constant current circuit as shown in FIG. 8 may be used to compensate for this.

일반적으로 정전류 회로의 LED의 전류값을 평균치로 설계하게 되는데 이 경우에는 출력비교 레지스터의 값을 255로 고정시킬 수 있다. 정전류 회로를 사용할 때에는 입력전압을 측정할 이유가 없으므로 마이크로 컨트롤러가 다른 작업을 원할이 할 수 있는 장점이 있다.Generally, the current value of the LED of the constant current circuit is designed as an average value. In this case, the value of the output comparison resistor can be fixed to 255. When using constant current circuits, there is no reason to measure the input voltage, which has the advantage that the microcontroller may want to do something else.

도 13은 1W급 이상의 파워 LED를 구동할 때를 나타낸다. 이 경우 350mA ~ 700mA 정도의 전류가 LED에 흐르게 되므로 구동 효율이 중요하다. 1W급 이상의 파워 LED를 도 8과 같이 구성할 경우 회로 구성을 단순화 및 구성 비용을 낮출 수 있으나 상당한 발열 및 효율 저하가 발생하게 된다.Fig. 13 shows a case of driving a power LED of 1W or more. In this case, driving efficiency is important because 350mA ~ 700mA current flows through the LED. When a power LED of 1W or more is configured as shown in FIG. 8, the circuit configuration can be simplified and the configuration cost can be lowered, but significant heat generation and efficiency degradation occur.

따라서 도 13과 같이 기존의 파워 LED 구동회로와 본 발명을 연결하여 사용 하는 경우 출력비교 레지스터의 값을 255로 고정시키고, 전류모드 PWM 컨트롤러 IC 또는 LED 전용 드라이버를 이용하여 구성할 수 있다.Therefore, when using the existing power LED driving circuit and the present invention as shown in FIG. 13, the value of the output comparison register is fixed to 255, and can be configured using a current mode PWM controller IC or an LED dedicated driver.

또한, 도 14와 같이 NTC(Negative Coefficient Thermistor)와 같은 온도측정소자를 이용하여 LED의 온도를 마이크로 컨트롤러의 아날로그/디지털 컨버터로 측정하고, 출력비교 레지스터의 값을 줄임으로써 LED의 신뢰성을 향상시킴과 동시에 0 ~ 255의 총 256 단계로 LED의 광도를 제어할 수 있다. In addition, by using a temperature measuring device such as NTC (Negative Coefficient Thermistor) as shown in Figure 14 to improve the reliability of the LED by measuring the temperature of the LED by an analog / digital converter of the microcontroller, and reducing the value of the output comparison resistor At the same time, the brightness of the LED can be controlled in 256 steps from 0 to 255.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the detailed description of the present invention described above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, the protection scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and those skilled in the art will appreciate It will be understood that various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.

도 1은 LED 드라이버 구동방법을 도시한 것이다.1 illustrates a method of driving an LED driver.

도 2는 종래의 펄스폭변조(PWM) 방식에 의한 출력 신호를 도시한 것이다.Figure 2 shows the output signal by the conventional pulse width modulation (PWM) method.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명장치의 시스템 구성도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명기기의 블럭도이고, 도 4ㄴ는 도 5의 마이크로 컨트롤러의 블럭도이다.Figure 3 is a system configuration of the LED lighting apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 4 is a block diagram of the LED lighting apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 4b is a block of the microcontroller of Figure 5 It is also.

도 6a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전류 제한소자로 저항을 사용한 경우를 도시한 블럭도이다.6A is a block diagram showing a case where a resistor is used as a current limiting device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 7a는 LED 순방향 전류 제어를 설명하기 위한 회로도이다.7A is a circuit diagram for explaining LED forward current control.

도 7b는 LED 조명기기가 전원장치에 연결된 상태를 도시한 것이다.Figure 7b shows a state in which the LED lighting device is connected to the power supply.

도 8은 전류가 흐를 때의 펄스를 도시한 것이다.8 shows a pulse when a current flows.

도 9는 저역 통과 필터를 포함한 LED 드라이버의 회로도이다.9 is a circuit diagram of an LED driver including a low pass filter.

도 10은 종래 PWM 제어방식의 파형 예시도이다.10 is an exemplary waveform diagram of a conventional PWM control method.

도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어신호의 파형도이다.11 is a waveform diagram of a control signal according to a preferred embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리니어형 정전류 회로를 사용한 블럭도이다.12 is a block diagram using a linear constant current circuit according to another embodiment of the present invention.

도 13은 1W급 이상의 파워 LED를 구동할 때의 회로도이다.Fig. 13 is a circuit diagram when driving a 1W or higher power LED.

도 14는 NTC(Negative Coefficient Thermistor)를 포함한 LED 드라이버의 회로도이다.14 is a circuit diagram of an LED driver including a negative coefficient thermistor (NTC).

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 어드레스 입력장치 20 : LED 조명기기10: address input device 20: LED lighting device

210 : 레귤레이터 220 : 마이크로 컨트롤러210: regulator 220: microcontroller

230 : 트랜시버 240 : LED 드라이버230: transceiver 240: LED driver

250 : 크리스탈 260 : LED250: Crystal 260: LED

Claims (7)

입력된 DMX 데이터를 분석하고, 입력된 DMX 데이터에 따라 제어신호의 수(펄스의 수)를 계수하여 제어신호를 출력하는 마이크로 프로세서와;A microprocessor for analyzing the input DMX data, counting the number of control signals (number of pulses) according to the input DMX data, and outputting a control signal; 상기 마이크로 프로세서에서 출력된 제어신호에 LED의 작동을 제어하는 LED드라이버와;An LED driver for controlling the operation of the LED to the control signal output from the microprocessor; 상기 LED드라이버의 제어에 따라 발광하는 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 기기.LED lighting device comprising a light emitting LED according to the control of the LED driver. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 LED는 The LEDs 적색(RED), 녹색(GREEN) 및 청색(BULE) LEDs 중 선택된 2색 이상의 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기기.LED lighting device comprising at least two LEDs selected from among the red, green, and blue LEDs. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 마이크로 컨트롤러는The microcontroller LED 드라이버의 전력소비가 문제되는 경우If the power consumption of the LED driver is a problem 상기 2색 이상의 LED 각각에 일정한 주파수를 가지는 각각의 다른 듀티비의 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기기. LED control device, characterized in that for outputting a control signal of each different duty ratio having a constant frequency to each of the two or more LEDs. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 마이크로 컨트롤러는The microcontroller DMX 데이터에 대응되는 제어신호인 펄스를 제어하는 PWM 컨트롤러와;A PWM controller controlling a pulse which is a control signal corresponding to the DMX data; RGB LED 각각의 색의 순방향 전압값을 측정하여 각각의 RGB LED에 설정된 평균전류가 흐르도록 각각의 RGB LED의 듀티비(D)를 산출하는 듀티비 산출모듈과;A duty ratio calculation module for measuring a forward voltage value of each color of the RGB LEDs and calculating a duty ratio D of each RGB LED such that an average current set in each RGB LED flows; 상기 듀티비 산출모듈로부터 산출된 레지스터 값(N)을 저장하는 출력비교 레지스터와;An output comparison register for storing a register value N calculated from the duty ratio calculation module; 상기 PWM 컨트롤러에서 발생한 펄스가 상기 출력비교 레지스터에 저장된 듀티비를 가지도록 온/오프 제어하는 듀티비 제어모듈과;A duty ratio control module configured to control on / off so that a pulse generated by the PWM controller has a duty ratio stored in the output comparison register; 상기 듀티비 제어모듈에 의해 제어된 펄스가 발생할 때마다 펄스의 갯수를 카운터하는 계수 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기기.And a coefficient register for counting the number of pulses each time a pulse controlled by the duty ratio control module occurs. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 계수 레지스터는The count register is DMX 데이터를 통해 받은 RGB LED 각각의 데이터 값과 카운터된 값을 비교하여 일치하는 경우 상기 PWM 컨트롤러의 출력을 디세이블(Disable)하고,Compare and counter the data value of each RGB LED received through DMX data and disable the output of the PWM controller. 레지스터 값이 255가 되면 새로 수신된 DMX 데이터를 업데이트하여 리셋하고, RGB LED의 수신 데이터가 0이 아닌 경우 상기 PWM 컨트롤러의 출력을 인에이블(Enable)하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기기.When the register value is 255, the newly received DMX data is updated and reset, and if the received data of the RGB LED is not 0, the LED luminaire, characterized in that (Enable) enable the output of the PWM controller. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 듀티비 산출모듈은The duty ratio calculation module 상기 LED 드라이버가 정전류 회로로 구성된 경우 상기 2 색 이상의 LED 모두 동일한 듀티비로 설정하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기기.And the LED driver is configured as a constant current circuit, wherein the two or more LEDs are set to the same duty ratio. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 계수 레지스터는The count register is 상기 RGB LED마다 별도로 구성되어 상기 DMX 데이터를 처리하는 것을 특징으로 하는 LED 조명기기.LED lighting device, characterized in that configured separately for each of the RGB LED to process the DMX data.
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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102322164B1 (en) * 2021-06-08 2021-11-04 주식회사 지엘티 Light-emitting sign board device using optical fiber

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITPR20100006A1 (en) * 2010-01-29 2011-07-30 Light & Colour Engineering S R L LIGHTING DEVICE.
CN114731747A (en) * 2019-11-12 2022-07-08 昕诺飞控股有限公司 Light emitting diode, LED, based lighting device arranged for emitting light of a specific color and corresponding method
CN111954341B (en) * 2020-09-03 2022-12-09 广州彩熠灯光股份有限公司 Double-frequency control device and method and LED stage lamp

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4029319B2 (en) * 2001-12-28 2008-01-09 東芝ライテック株式会社 Lighting control system and signal converter
KR100658776B1 (en) * 2005-10-24 2006-12-19 허윤석 Apparatus of controlling color lamps
KR100811558B1 (en) 2006-06-15 2008-03-11 김용철 Revolving type lighting device using the led

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102322164B1 (en) * 2021-06-08 2021-11-04 주식회사 지엘티 Light-emitting sign board device using optical fiber

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