KR20090097822A - 색상 및 조도조절이 가능한 가속도센서 일체형 엘이디 램프모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가속도센서가 일체화된 엘이디 램프모듈에 관한 것으로서, 엘이디 램프모듈에 가해지는 가속도를 측정하여, 엘이디 램프모듈 탑재 차량의 현재 운행 상태를 판단하여 엘이디 램프의 색상이나 조도를 제어하여 인가하도록 구성된 '색상 및 조도조절이 가능한 가속도센서 일체형 엘이디 램프모듈'에 관한 것이다.

엘이디 램프모듈, 램프, 색상, 조도, 조절, 충격, 가속도, 센서

Description

색상 및 조도조절이 가능한 가속도센서 일체형 엘이디 램프모듈{LED lamp module with a MEMS acceleration sensor for controlling color tone and intensity of illumination}

본 발명은 가속도센서가 일체화된 엘이디 램프모듈에 관한 것으로서, 엘이디 램프모듈에 가해지는 가속도를 측정하여, 엘이디 램프모듈 탑재 차량의 현재 운행 상태를 판단하여 엘이디 램프의 색상이나 조도를 제어하여 인가하도록 구성된 '색상 및 조도조절이 가능한 가속도센서 일체형 엘이디 램프모듈'에 관한 것이다.

보다 자세하게는, 엘이디 램프모듈의 기판상에 가속도센서 및 상기 가속도센서의 출력값을 이용하여 운행상태를 판단하는 제어부가 실장되어 일체화되고, 엘이디 램프는 상기 제어부의 신호에 의해 구동되도록 구성되어 기존 전구의 위치에 바로 전원연결하여 대체 사용이 가능한 것을 특징으로 하는 색상 및 조도조절이 가능한 가속도센서 일체형 엘이디 램프모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 엘이디 램프는 발열온도에 상응하는 특정주파수의 광(光)을 발산하도록 구성되는 장치로서, 엘이디 램프로부터 발산되는 빛의 색상과 조도는 엘이디 램프가 사용되는 용도에 맞도록 다양한 형태로 구현되며, 최근에는 사용범위 의 제한 없이 매우 다양한 분야에 적용되고 있다.

엘이디 램프는 일반적으로 다수의 엘이디가 실리콘 기판상에 실장되고, 발광여부를 제어받아 구동되는 엘이디 램프모듈의 형태로 제공되고 있는데, 이는 정해진 순서에 의해 점멸할 뿐이어서, 단순 정보 전달이나 외관상의 미감을 주는 기능에 국한되어 활용되고 있는 실정이다.

엘이디 램프 모듈은 외부 상황을 인식하는 센서와 연계되어 구동됨으로써 보다 다양한 정보의 전달이나 경보의 기능을 수행할 수 있는데, 종래에는 이를 위해서는 외부에 별도로 설치되는 센서를 통해 엘이디 램프와 연결함으로써 구현할 수 있었는바, 편리성, 기능성 및 경제성에서 매우 미흡하여 시장 형성이 어려웠다.

본 발명은 이동상황을 자동으로 감지하고 색상 및 조도 조절을 위한 제어신호를 발생하는 가속도 센서 일체형 엘이디 램프모듈을 제공하여, 종래의 전구를 사용하듯이 램프 케이스에 단순히 교체하여 사용하기만 하면 외부상황에 따른 엘이디 램프의 점멸이 가능하도록 구성된 색상 및 조도조절이 가능한 가속도센서 일체형 엘이디 램프모듈의 제공을 목적으로 한다.

본 발명 전원인터페이스부를 구비한 인쇄회로기판상에 다수의 엘이디 램프가 실장되는 엘이디 램프모듈에 있어서, 상기 인쇄회로기판 일측에 함께 실장되어 일체화되는 가속도센서, 제어부, 디에이(D/A)변환부, 엘이디 램프 구동회로부 및 메모리부를 구비하되, 상기 가속도센서는 2축 이상의 가속도 측정이 가능하고, 상기 제어부는 상기 가속도센서의 출력값을 입력받아 상기 메모리부에 설정된 기준 데이터와 비교하여 이동상황을 판단함으로써 엘이디 램프의 색상 및 조도를 제어하는 구동신호를 발생하고, 상기 디에이(D/A)변환부는 상기 제어부의 구동신호를 아날로그신호로 변환하여 출력하며, 상기 엘이디 램프 구동회로부는 상기 디에이(D/A)변환부에서 출력된 아날로그신호에 따라 상기 엘이디 램프에 전원을 인가하고, 상기 전원 인터페이스부는 전원단자에 직접 결합할 수 있도록 구성됨으로써, 상기 구성요소들이 하나의 인쇄회로기판상에 일체화되어 전구처럼 장착하여 사용하면서도 그 자체로 가속도 센싱에 의한 색상 및 조도의 자동제어가 가능한 것을 특징으로 하는 가속도 센서 일체형 엘이디 램프모듈을 제공한다.

본 발명의 색상 및 조도조절이 가능한 가속도센서 일체형 엘이디 램프모듈에 따르면, 하나의 인쇄회로기판상에 모든 구성요소가 실장되어 있고, 기존 전원단자에 바로 결합하여 사용할 수 있는 것이므로, 기존 전구를 대체하여 가속도 감지에 의한 다양한 엘이디 램프의 발광을 제공할 수 있어, 사용의 편리성과 엘이디 램프 활용 효과를 극대화할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 본 발명의 엘이디 램프모듈을 차량에 장착하는 경우에는, 연료절약을 위하여 특별히 "경제적인 구역(Economy zone)"을 설정하고, 운전자로 하여금 가속 혹은 감속시 엘이디 램프모듈에서 발광되는 빛의 색상이 상기 "경제적인 구역(Economy zone)"에서만 지속적으로 유지되도록 유도함으로써, 자동차의 주행에 따른 급격한 연료소비의 증가로 인한 연료낭비 및 이로 인한 매연발생의 증강을 미연에 방지함은 물론, 운전자로 하여금 경제적인 운전을 할 수 있도록 학습시켜, 바람직한 운전습관을 갖도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 엘이디 램프모듈는 각종 레포츠에 활용할 수 있는바, 예를 들면 권투 글러브에 장착하여 '스트레이트' 펀치, '어퍼' 펀치 또는 '훅' 펀치 등에 따라서 빛을 다양하게 발산하도록 하는 등, 레포츠의 즐거움과 반복되는 운동의 효율을 극대화할 수 있어 다양하게 활용될 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 엘이디 램프모듈을 일반전구처럼 사용하면서도, 가속도를 자체적 으로 감지하여 다양한 기능을 제공할 수 있는 가속도센서 일체형 엘이디 램프모듈에 관한 것으로서, 엘이디 램프모듈에 실장하고 차량 등의 이동상황 감지에 적합한 가속도센서의 규격을 제시하고, 엘이디 램프 모듈에 실장된 다른 구성요소 간의 작용관계를 구체화하였다는 의의가 있는바, 사용상의 편리성, 기능성 및 경제성을 모두 만족시키는 것이어서 관련시장의 개척 및 활성화에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

본 발명에 따른 엘이디 램프모듈의 각 구성 요소를 도 1을 참조하여 살펴보면, 하나의 인쇄회로기판상에 다수의 엘이디 램프(1), 전원 인터페이스부(2), 가속도센서(3), 제어부(4), 메모리부(5), 디에이변환부(6) 및 엘이디 램프 구동회로부(7)를 구비한다.

본 발명에 따른 엘이디 램프모듈은 하나의 인쇄회로기판상에서 구성되는 것으로서, 상기 하나의 인쇄회로기판이라 함은 회로가 서로 연결되어 있는 기판을 의미하는 것으로서, 단층에서 회로가 연결되어 있거나, 다층구조에서 비아를 통해 회로간의 연결이 구현되는 경우도 포함한다.

상기 다수의 엘이디 램프(1)는 조사방향에 맞게 배열되도록 하면 되고, 상기 전원 인터페이스부(2)는 본 발명에 따른 모듈에 전력을 공급하는 수단으로서, 모듈이 장착될 램프기구상의 전원단자에 바로 결합할 수 있도록 구성함으로써, 본 발명에 따른 엘이디 램프모듈을 기존의 전구와 같은 방식으로 사용할 수 있다.

상기 가속도 센서(3)는 MEMS(Microelectromechanical Systems)방식으로 실리콘 기판상에 실장되는데, 2축 이상(바람직하게는 x,y,z 3축)의 가속도를 측정할 수 있어야 하고, 축에 대하여 (2g 과 6g) 혹은 (2g 과 8g)등과 같이 2g를 기본으로 최소 4g 이상의 가속도를 측정할 수 있는 2가지 가속도 레벨의 측정이 가능하여야 한다.

또한 정확하고 빠른 상황판단을 위하여 가속도센서의 데이터 업데이트 시간은 100ms 이하여야 하는데, 약 20ms 전후의 데이터 출력에서 제어부의 LPF(Low Pass Filter)가 좋은 특성을 갖게 된다.

그리고 MEMS방식의 구현을 위해서는 I2C 혹은 SPI 시리얼 통신 기능 및 MCU와의 인터페이스가 가능하여야 하고 이동물에 탑재되는 것인 만큼 최소 1000g 이상의 high shock에 대해 견딜 수 있고, 동작온도 -20 ~ 80도 범위일 것이 요구된다.

가속도 센서(3)는 3축 방향에서의 변화량을 측정함으로써, 속도, 속도의 변화량 및 회전방향 등의 측정이 가능하다.

가속도센서(3)의 출력값은 제어부(4)에 입력되어 가속도 값에 대한 해석작업이 이루어진다.

제어부(4)는 가속도 값을 토대로 하여 엘이디 램프에 송출할 신호를 결정하는 처리 로직이 구현된 회로로써, 이는 가속도 값을 토대로 하여 현재의 이동상황을 무엇으로 판단하느냐가 가장 중요한 부분인바, 감지하고자하는 상황이 무엇이냐에 따라 판단로직이나 메모리부(5)의 기준값을 변경함으로써 구현한다.

본 발명에 따른 모듈을 차량에 장착하는 경우, 번호판을 조사하는 번호등, 실내조명등 또는 운전석에서 관찰할 수 있는 경보등과 같이 다양하게 응용할 수 있다.

차량의 경우, 차량의 속도나 진행 방향에 따른 가속도 값을 토대로 급정거, 급회전, 과속, 경제속도와 같은 이동상황을 판단하여 이에 따라 정해진 엘이디 색상 및 조도를 제어할 수 있다.

따라서 메모리부(5)는 어떤 상황을 급정거, 급회전 또는 급출발과 같이 급격한 속도 변화와 경제속도와 같이 이상적인 이동 패턴에 대한 기준값을 저장하고 있어, 상기 제어부(4)는 가속도 센서(3)의 입력값을 LPF(41)로 필터링한 뒤, 비교부(42)에서 입력된 가속도 값과 상기 메모리부(5)의 기준값을 비교함으로써 유의미한 이동상황을 판단한다.

예를 들어, "순간가속도모드"와 "연속가속도모드"를 판단해 낼 수 있는데, 순간가속도모드는 정지상태에서 외부로부터의 충격을 감지하여 이에 해당하는 가속도센서의 출력값을 엘이디(LED) 색깔로 변환하는 모드라고 가정할 때, 가속도센서가 받는 충격에 의한 가속도값은 ±2g 이상의 값을 가질 수 있다.

따라서 이 모드에서는 시리얼통신제어를 통해 가속도센서의 동작레벨을 ±2g 가 아닌 ±6g로 설정한다.

여기에서 ±6g 값은 사용하는 가속도센서에 따라 다소간 변화할 수 있다. 또한 LPF에는 이 모드에 해당하는 순간모드필터계수를 입력하고 비교부에서는 입력되는 값과 순간가속도모드 패턴값(기준값)을 비교하여 입력되는 가속도값이 미리 약속된 특정한 입력신호인지를 파악하여, 엘이디램프에 대한 정해진 제어신호를 발생한다.

차량이 정상적으로 이동시 차량이 받는 가속도는 최대 ±1.5g를 넘기 힘들 다. 따라서 이때에는 시리얼통신제어를 통해 가속도센서를 ±2g 측정모드로 프로그램하고 LPF에 연속모드필터계수를 입력한다.

LPF의 출력값은 비교부에 입력되어 차량의 이동시 발생하는 가속도의 값을 연속가속도모드가중치값(기준값)과 비교한다.

속도의 경제성 판단과 관련하여서는, 차량의 진행방향을 Z축이라 가정할 때 경제운전 가중치(기준값)는 ±0.2g, 일반운전 가중치는 abs(±0.2g)보다 크고 abs(±0.4g)보다 작은 정도이며, 연료소비운전 가중치는 ±0.4g 초과일 경우이다.

가중치 값(기준값)은 차량의 형태 및 엔진종류에 따라 변할 수 있다. 따라서 차량진행방향에 따른 Z축 가속도값을 가중치와 비교하여 이를 램프의 불빛강도 또는 LED 레벨로 차량의 연료소비율을 알 수 있다.

또한 회전의 경우에는 Y축의 가속도값을 측정하여 차량의 회전상태를 표시하는 LED색으로 표현이 가능하다.

이와 같이, 메모리부(5)는 이동상황판단을 위한 각종 기준값과, 판단된 상황에 따른 엘이디 색상 및 조도값을 저장하게 되며, 제어부(4)는 메모리부의 데이터를 토대로 판단하고 해당신호를 디에이변환부에 송출한다.

디에이(D/A)변환부(6)는 제어부에서 발생된 디지털신호를 아날로그신호로 변환하여 출력하는 구성요소로서, 엘이디 램프의 색상과 조도에 대한 제어값을 엘이디 램프 구동회로부(7)로 전달한다.

엘이디 램프 구동회로부(7)는 상기 디에이변환부(6)에서 출력된 아나로그신호를 입력받아, 고유색상의 빛을 제어결과에 따른 조도로써 발산하도록, 상기 각 엘이디 램프에 전원을 인가하는 구성요소이다.

도 2는 본 발명에 따른 엘이디 램프 모듈의 일시실예로서, 차량 번호판을 조사하는 번호등에 장착될 수 있는 모듈이다.

상기 도 2의 모듈은 2층 구조로 형성되어 비아를 통해 회로가 연결되는 경우인바, 상층(A)에 구비된 엘이디 램프(1)가 발광하면서 번호판을 조사하게 되고, 하층(B)에 구비된 가속도 센서 및 제어부 등의 구성에 의하여 자체적으로 가속도를 감지하여 엘이디 램프의 발광 색상 및 조도를 제어할 수 있도록 구성된 것이다.

하부(C)의 전원 인터페이스부는 번호등 전원단자에 바로 결합할 수 있는 형태로서, 기존의 전구를 장착하는 것과 동일하게 사용할 수 있다.

도 3은 도 2의 엘이디 램프모듈이 번호등(D)에 장착된 예시도로서, 본 발명에 따른 엘이디 램프모듈은, 이와 같이, 기존 램프 하우징과 전원단자를 그대로 사용할 수 있도록 제작되는 것이어서, 사용상 매우 편리하고 가속도센서를 별도로 설치할 필요가 없는 일체형이기 때문에 엘이디 램프의 기능성을 극대화할 수 있다.

본 발명에 따른 엘이디 램프 모듈의 용례를 살펴보면, 움직이는 물체라면 어디에도 탑재가 가능한 것으로서, 이동속도와 방향에 따라 다른 색상 또는 조도로 설정된 제어신호에 의해 엘이디 램프가 발광하는 것이기 때문에, 차량에 장착되어 차량운행에 따른 각종 정보를 제공하도록 활용되기도 하고, 속도를 동반하는 각종 레포츠에도 활용됨으로써 즐거움을 배가할 수 있고 활동시 보다 과학적인 분석을 가능하게 한다

더우기, 각 운전자의 운전습성에 따라서 혹은 주행시 도로의 상황에 따라서 차량을 급가속 혹은 급감속하게 되는데, 이때 자동차의 주행에 따른 연료소비가 급격하게 증가하여 연료가 낭비되며, 매연발생의 증가에 따른 공기오염이 심각하게 문제되는바, 이를 미연에 방지하기 위하여 특별히 "경제적인 구역(Economy zone)"을 설정함으로써, 운전자로 하여금 가속 혹은 감속시 엘이디 램프모듈에서 발광되는 빛의 색상이 상기 "경제적인 구역(Economy zone)"에서만 지속적으로 유지되도록 유도할 수 있게 되며, 운전자가 경제적인 운전을 할 수 있도록 학습시킴으로써, 바람직한 운전습관을 갖도록 하는데 도움을 준다.

따라서, 본 발명은 배터리를 사용하여 휴대용으로 제작되는 램프, 차량의 번호판을 조사하는 번호등, 방향지시등, 계기판 또는 차량의 대시보드에 장착하여 운전자에게 이동상황을 알리는 경보등과 같이 활용될 수 있으며, 그 적용대상 및 하우징은 다양한 변형이 가능한 부분이다.

본 발명에 따른 엘이디 램프 모듈을 차량의 번호등에 장착하는 경우, 차량의 속 변화량에 따라 다양한 색상과 조도로 엘이디를 발광시킴으로써 후방의 차량에게 차량의 이동상황을 알릴 수 있어 사고의 위험을 감소하는 효과가 있다.

방향지시등에 적용하는 경우는 운전자가 방향지시등을 조작하지 않아도 차량의 회전방향을 자동 감지하여 엘이디 램프를 점멸할 수 있으므로, 방향지시등의 조작없이 끼어들기를 시도하는 경우에 발생하는 사고의 위험을 줄일 수 있다.

계기판에 적용하는 경우는, 대시보드에 별도로 장착하는 경보등과 같이, 운전자에게 현재의 이동상황을 색상이나 조도로써 알리는 역할을 수행할 수 있으며, 계기판에서는 종래의 방향지시등이나 비상등 점멸을 위하여 본 발명에 따른 엘이디 램프 모듈이 채택될 수 있는 것이어서, 차량의 감지 및 제어 시스템을 분산적으로 구성할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 엘이디 램프모듈의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 엘이디 램프 모듈의 일실시예.

도 3은 본 발명에 따른 엘이디 램프 모듈이 번호등에 장착된 경우의 예시도.

< 주요 도면부호에 대한 설명 >

1 : 엘이디 램프 2 : 전원 인터페이스부

3 : 가속도 센서 4 : 제어부

5 : 메모리부 41 : LPF

42 : 비교부

Claims (8)

1. 전원인터페이스부를 구비한 인쇄회로기판상에 다수의 엘이디 램프가 실장되는 엘이디 램프모듈에 있어서,

   상기 인쇄회로기판 일측에 함께 실장되어 일체화되는 가속도센서, 제어부, 디에이(D/A)변환부, 엘이디 램프 구동회로부 및 메모리부를 구비하되,

   상기 가속도센서는 2축 이상의 가속도 측정이 가능하고,

   상기 제어부는 상기 가속도센서의 출력값을 입력받아 상기 메모리부에 설정된 기준 데이터와 비교하여 이동상황을 판단함으로써 엘이디 램프의 색상 및 조도를 제어하는 구동신호를 발생하고,

   상기 디에이(D/A)변환부는 상기 제어부의 구동신호를 아날로그신호로 변환하여 출력하며,

   상기 엘이디 램프 구동회로부는 상기 디에이(D/A)변환부에서 출력된 아날로그신호에 따라 상기 엘이디 램프에 전원을 인가하고,

   상기 전원 인터페이스부는 전원단자에 직접 결합할 수 있도록 구성됨으로써,

   상기 구성요소들이 하나의 인쇄회로기판상에 일체화되어 전구처럼 장착하여 사용하면서도 그 자체로 가속도 센싱에 의한 색상 및 조도의 자동제어가 가능한 것을 특징으로 하는 가속도 센서 일체형 엘이디 램프모듈.
2. 제1항에 있어서, 상기 가속도센서는 ±2g과 ±2g 이상의 가속도에 대해 선택 적 측정이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가속도 센서 일체형 엘이디 램프모듈.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 가속도의 변화량을 측정하여 차량의 경제속도를 기준으로 하는 경보신호를 발생할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 가속도 센서 일체형 엘이디 램프모듈.
4. 상기 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 엘이디 램프모듈이 장착된 차량번호판 조사용 번호등.
5. 상기 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 엘이디 램프모듈이 장착된 차량 실내등.
6. 상기 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 엘이디 램프모듈이 장착된 경보등.
7. 상기 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 엘이디 램프모듈이 장착된 차량 계기판.
8. 상기 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 엘이디 램프모듈이 장착된 차량 방향지시등.

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