KR20100094910A - 광 통신용 조명 제어 장치 - Google Patents

광 통신용 조명 제어 장치 Download PDF

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KR20100094910A
KR20100094910A KR1020090014116A KR20090014116A KR20100094910A KR 20100094910 A KR20100094910 A KR 20100094910A KR 1020090014116 A KR1020090014116 A KR 1020090014116A KR 20090014116 A KR20090014116 A KR 20090014116A KR 20100094910 A KR20100094910 A KR 20100094910A
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이경우
오 브리엔 도미니크
정대광
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 광 통신용 조명 제어 장치는 광 통신용 조명 제어 장치에 있어서, 복수의 발광소자를 구비한 광 어레이; 가시광 통신을 위한 전기 신호를 출력하는 가시광 통신부; 상기 복수의 발광소자의 온/온프를 개별적으로 제어하기 위한 제어신호를 제공하는 광 어레이 구동부; 및 상기 가시광 통신부 및 광 어레이 구동부로부터의 제공되는 신호들을 논리 연산하여, 상기 광 어레이로 출력하는 논리 연산부를 포함한다.
엘이디, 조명, 가시광, 통신

Description

광 통신용 조명 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING LIGHTING EQUIPMENT FOR LIGHTING COMMUNICATION}
본 발명은 조명 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 광 통신을 수행할 수 있는 조명을 제어하는 장치에 관한 것이다.
LED와 같은 발광소자의 고출력을 실현함에 따라, 발광소자를 이용하여 조명장치를 구현하는 것이 가능하게 되었다. 나아가, 발광소자는 수명이 길고, 효율이 좋으며, 고속의 응답 특성을 지니고 있어, 발광소자를 이용한 조명장치가 차세대 조명장치로서 각광받고 있으며, 이에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
발광소자를 이용한 조명장치는 비교적 큰 광 출력을 필요로 하므로, 복수의 발광소자(예컨대, 백색 LED)를 회로 기판 상에 탑재하여 하나의 모듈을 구성하는 것이 일반적이다.
도 1은 종래기술에 따른 발광소자를 이용한 조명장치의 구성을 예시하는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 발광소자를 이용한 조명장치는 복수의 발광소자(예컨대, LED)(11,12,13,14,15)를 구비한 광 어레이(10) 및 상기 광 어레이(10)의 구동을 제어하는 광 어레이 구동부(20)를 포함한다. 광 어레이 구동 부(20)는 상기 발광소자의 발열과 전력소비를 줄이기 위하여, PWM(Pulse Width Modulation)에 기초한 제어신호를 이용하여 광 어레이(10)의 구동을 제어한다. 예컨대, 광 어레이 구동부(20)는 조명장치의 사용자가 요구하는 밝기 및 사용자가 인식할 수 있는 점등 주파수를 고려하여, PWM 제어 신호를 광 어레이(10)로 출력한다. 그리고, 광 어레이(10)는 일반적으로 내부에 구비된 발광소자들(11,12,13,14,15)을 동시에 점등하여 사용자가 원하는 밝기의 조명 광을 생성한다.
한편, 휴대용 무선기기 등의 보급과 함께, 적외선이나 전파 등과 같은 무선신호를 이용한 무선통신장치들이 많이 사용되고 있으나, 이러한 무선통신장치들은 전파자원의 고갈, 눈 등의 인체 및 의료기기 등에 대한 영향으로 인해 사용에 제약이 있다. 이러한 점을 고려하여, 최근에는 종래에 비하여 상대적으로 안전하게 통신 가능한 전송 매체인 가시광을 이용한 통신, 즉 무선 가시광 통신이 새롭게 개발되고 있다. 나아가, 무선 가시광 통신을 전술한 발광소자를 이용한 조명장치에 적용하기 위한 기술에 대한 연구도 시도되고 있다.
그런데, 전술한 발광소자를 이용한 조명장치는 일반적으로, PWM 제어 신호를 이용하여 광 어레이(10)에 구비된 발광소자들(11,12,13,14,15)을 동시에 점등하도록, 구현되어 있다. 따라서, 상기의 조명장치에 무선 가시광 통신을 적용할 경우, 발광소자들(11,12,13,14,15)이 오프된 구간에서는 통신이 지속되지 않는 문제가 발생하며, 통신 효율을 저하시키는 원인이 된다. 나아가, 발광소자들(11,12,13,14,15)이 오프된 구간의 타이밍을 고려하여, 통신 신호를 변조해야하 는 문제도 발생한다.
본 발명은 전술한 점을 고려하여 안출된 것으로서, 광 통신을 위한 신호의 전송을 휴지구간 없이 연속적으로 전송할 수 있는 광 통신용 조명 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
광 통신용 조명에 구비된 광원의 온/오프 타이밍을 고려하지 않고, 광 통신을 위한 신호를 용이하게 변조할 수 있는 광 통신용 조명 제어 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
광 통신을 위한 신호의 이득을 제어하여 조명장치의 밝기 및 통신 신호의 세기를 제어할 수 있는 광 통신용 조명 제어 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광 통신용 조명 제어 장치는 광 통신용 조명 제어 장치에 있어서, 복수의 발광소자를 구비한 광 어레이; 가시광 통신을 위한 전기 신호를 출력하는 가시광 통신부; 상기 복수의 발광소자의 온/온프를 개별적으로 제어하기 위한 제어신호를 제공하는 광 어레이 구동부; 및 상기 가시광 통신부 및 광 어레이 구동부로부터의 제공되는 신호들을 논리 연산하여, 상기 광 어레이로 출력하는 논리 연산부를 포함한다.
상기 광 어레이 구동부는, 동일한 단위 시간에서 적어도 하나의 발광소자가 온 상태를 유지하도록 제어하는 제어신호를 제공한다.
상기 광 어레이 구동부는, 상기 복수의 발광소자가 서로 다른 단위 시간에 온 상태를 유지하도록 제어한다.
상기 복수의 논리 연산부는, 복수의 발광소자에 각각 연결되는 복수의 논리소자를 포함하며, 상기 논리소자는, 상기 가시광 통신부로부터의 전기 신호를 입력받는 공통입력단자와, 상기 광 어레이 구동부로부터 개별적으로 제공되는 제어 신호를 각각 입력받는 개별입력단자를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 논리소자는, 상기 공통입력단자와 개별입력단자로 입력된 신호를 AND 연산하여 출력하는 소자일 수 있다.
상기 가시광 통신부와 논리 연산부 사이에 구비되며, 상기 가시광 통신부의 출력 신호의 이득을 제어하는 이득 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광 통신용 조명 제어 장치에 따르면, 광 통신을 위한 신호의 전송을 휴지구간 없이 연속적으로 전송함으로써, 광 통신을 위한 신호를 빠르고 효율적으로 전송할 수 있다.
또한, 광 통신용 조명에 구비된 광원의 온/오프 타이밍을 고려하지 않고, 광 통신을 위한 신호를 변조함으로써, 통신 신호의 변조를 용이하게 수행할 수 있다.
또한, 광 통신용 조명의 구동을 제어하기 위하여, 광 통신을 위한 신호의 이득을 제어하여 상대적으로 용이하게 조명장치의 밝기 및 통신 신호의 세기를 제어할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 통신용 조명 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 광 통신용 조명 제어 장치는 광 어레이(30), 가시광 통신부(40), 광 어레이 구동부(50), 및 논리 연산부(60)를 구비한다.
광 어레이(30)는 복수의 발광소자(31~39)를 포함한다. 복수의 발광소자(31~39)는 논리 연산부(60)를 통해 입력되는 구동 신호를 수신하고, 상기 구동 신호에 기초하여 온/오프(ON/OFF)됨으로써, 가시광 통신부(40)로부터 제공되는 전기 신호를 가시광 신호로 변화하여 출력한다.
나아가, 상기 광 어레이(30)는 외부의 광량 및 광신호를 검출할 수 있는 수광소자(70)를 더 포함할 수 있다. 상기 수광소자(70)는 상기 광 어레이(30) 외부의 광량에 대응하는 전기신호를 광 어레이 구동부(50)로 제공할 수 있다. 또한, 상기 수광소자(70)는 외부의 가시광 통신 장치를 통해 전송되는 가시광 통신 신호를 수신하고, 이를 전기 신호로 변환하여 가시광 통신부(40)에 제공할 수 있다.
가시광 통신부(40)는 가시광 통신 프로토콜에 기초하여, 가시광 통신을 위한 데이터를 변조하여 출력한다. 또한, 가시광 통신부(40)는 상기 수광소자(70)를 통 해 입력되는 전기신호를 가시광 통신 프로토콜에 기초하여 복조한다.
광 어레이 구동부(50)는 광 어레이(30)에 구비된 복수의 발광소자(31~39)를 각각 구동하기 위한 신호(예컨대, PWM 제어신호)를 생성하여 출력한다. 이를 위해, 광 어레이 구동부(50)는 복수의 발광소자(31~39)의 수에 대응하는 복수의 출력단자(A,B,C,D,E,F,G,H,I)를 구비한다. 상기 복수의 출력단자(A~I)로부터 출력되는 신호는 가시광 통신부(40)를 통해 출력되는 신호와 함께 논리 연산부(60)에 입력된다.
상기 광 어레이 구동부(50)는 복수의 출력단자(A~I)를 통해 출력되는 PWM 제어 신호를 출력함에 있어서, 동일한 구간에서 적어도 출력단자를 통해 온(ON) 신호를 출력하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 광 어레이 구동부(50)는 복수의 발광소자(31~39)에 대응하는 수 만큼의 타임 슬롯을 설정하고, 하나의 타임 슬롯에서 적어도 하나의 온(ON) 신호를 출력하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광 어레이 구동부(50)는 복수의 출력단자(A~I)를 통해 출력되는 PWM 제어 신호를 출력함에 있어서, 복수의 출력단자(A~I)에 순차적으로 온(ON) 신호를 출력하는 것이 바람직하다.
도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 통신용 조명 제어 장치의 광 어레이 구동부 출력단자의 신호 타이밍을 예시하는 타이밍 도이다. 상기 광 어레이 구동부(50)는 도 3과 같이, 제1출력단자(A), 제2출력단자(B), 제3출력단자(C), 제4출력단자(D), 제5출력단자(E), 제6출력단자(F), 제7출력단자(G), 제8출력단자(H), 및 제9출력단자(I)에서 출력되는 PWM 제어신호의 온(ON) 타이밍을 서로 다른 타임 슬롯에 순차적으로 할당할 수 있다.
상기 광 어레이 구동부(50)가 도 3과 같이 제1 내지 제9출력단자(A~I)에서 출력되는 PWM 제어신호의 온(ON) 타이밍을 서로 다른 타임 슬롯에 순차적으로 할당함으로써, 상기 복수의 발광소자(31~39) 중 적어도 하나의 발광소자는 온 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 상기 광 어레이(30)는 지속적으로 광을 조사할 수 있으며, 가시광 통신부(40)로부터 수신된 전기 신호를 지속적으로 광신호로 변환하여 출력할 수 있다.
나아가, 상기 복수의 발광소자(31~39)의 응답 특성에 따라, PWM 제어 신호가 광 신호로 변환되는 과정에서 신호의 지연이 발생할 수 있다. 이러한 신호의 지연은 상기 광 어레이(30)가 조사하는 광이 지속적으로 출력되지 않을 수 있는 문제를 유발할 수 있다. 따라서, 상기 광 어레이 구동부(50)는 도 4와 같이 하나의 타임 슬롯에서 두 개의 출력단자로 온 신호를 출력하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 수광소자(70)가 상기 광 어레이(30) 외부의 광량에 대응하는 전기신호를 광 어레이 구동부(50)로 제공함에 따라, 상기 광 어레이 구동부(50)는 PWM 제어 신호의 펄스 폭을 조절하여 상기 광 어레이(30)의 광량을 제어할 수 있다.
상기 논리 연산부(60)는 상기 복수의 발광소자(31~39)의 수에 대응하는 복수의 논리 소자(61,62,63,64,65,66,67,68,69)를 구비할 수 있다. 상기 복수의 논리 소자(61~69)는 공통입력단자 및 개별입력단자를 구비한다. 상기 복수의 논리 소자(61~69)의 공통입력단자는 모두 동일하게, 가시광 통신부(40)의 출력단과 연결되 며, 가시광 통신부(40)로부터 수신된 전기 신호를 공통으로 입력받는다. 그리고, 상기 복수의 논리 소자(61~69)의 개별입력단자는 상기 광 어레이 구동부(50)의 제1 내지 제9출력단자(A~I)에 각각 연결되며, 상기 제1 내지 제9출력단자(A~I)로부터 출력되는 상기 PWM 제어신호를 개별적으로 입력받는다.
상기 복수의 논리 소자(61~69)는 각각 입력받은 신호를 논리 연산하여 상기 복수의 발광소자(31~39)로 각각 출력한다. 바람직하게, 상기 복수의 논리 소자(61~69)는 상기 공통입력단자 및 개별입력단자를 통해 입력된 신호를 AND 연산하는 소자일 수 있다.
비록, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 광 어레이 구동부(50)가 제1 내지 제9출력단자(A~I)에서 출력되는 PWM 제어신호의 온(ON) 타이밍을 서로 다른 타임 슬롯에 순차적으로 할당함을 예시하였고, 상기 복수의 논리 소자(61~69)가 입력된 신호를 AND 연산하는 소자임을 예시하였다. 그러나, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 광 어레이 구동부(50)가 출력하는 신호 및 복수의 논리 소자(61~69)의 연산 방법은 상기 광 어레이(30)가 지속적으로 광을 조사할 수 있도록 구비되면 충분하다.
전술한 바와 같은 광 통신용 조명 제어 장치에 따르면, 상기 광 어레이(30)가 지속적으로 광을 조사함에 따라, 광 통신을 위한 신호를 휴지구간 없이 연속적으로 전송할 수 있다. 또한, 광 통신용 조명에 구비된 광원의 온/오프 타이밍을 고려하지 않고, 광 통신을 위한 신호를 변조함으로써, 통신 신호의 변조를 용이하게 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 통신용 조명 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 통신용 조명 제어 장치는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 광 통신용 조명 제어 장치의 구성과 동일하다. 다만, 본 발명의 다른 실시예의 장치는 이득 제어부(45)를 더 구비하는 것이 본 발명의 일 실시예의 장치와 다르다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예의 장치에서, 본 발명의 일 실시예의 장치와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 부여하며, 별도로 설명하지 않는다.
상기 이득 제어부(45)는 가시광 통신부(40)와 논리 연산부(60) 사이에 구비된다. 그리고, 상기 수광소자(70)를 통해 측정되는 외부의 광량에 대응하는 전기신호는 상기 이득 제어부(45)로 제공된다.
외부의 광량에 대응하는 상기 전기신호를 수신한 상기 이득 제어부(45)는 가시광 통신부(40)를 통해 출력되는 신호의 이득을 제어하여, 상기 광 어레이(30)를 통해 조사되는 광량을 제어한다. 특히, 조명의 밝기 레벨이 떨어지는 경우, 통신 신호의 세기도 감소되는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 이득 제어부(45)는 조명의 밝기 레벨이 떨어지더라도 통신 신호 세기를 유지하도록 통신 신호의 이득 레벨을 제어함으로써, 조명의 밝기 저하에 따라 통신 신호 세기가 감소되는 현상을 방지할 수 있다.
이와 같이, 상기 이득 제어부(45)를 이용하면, 통신 신호의 세기를 일정하게 유지할 수 있다. 나아가, 이를 통해, 가시광 통신 링크의 커버리지를 유지하고, 수신된 SNR(signal to noise ratio) 및 BER(Bit Error Ratio) 성능을 안정적으로 유 지할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치는, 광 어레이 구동부(50)를 이용하여 복잡하게 PWM 제어신호의 펄스 폭등을 변조하지 않고, 가시광 통신부(40)를 통해 출력되는 신호를 이용하여, 상대적으로 단순하게 상기 광 어레이(30)를 통해 조사되는 광량 및 통신 신호의 세기를 제어할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 종래기술에 따른 발광소자를 이용한 조명장치의 구성을 예시하는 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 통신용 조명 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 통신용 조명 제어 장치의 광 어레이 구동부 출력단자의 신호 타이밍의 일 예시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 통신용 조명 제어 장치의 광 어레이 구동부 출력단자의 신호 타이밍의 다른 예시도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 통신용 조명 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도.

Claims (6)

  1. 광 통신용 조명 제어 장치에 있어서,
    복수의 발광소자를 구비한 광 어레이;
    가시광 통신을 위한 전기 신호를 출력하는 가시광 통신부;
    상기 복수의 발광소자의 온/온프를 개별적으로 제어하기 위한 제어신호를 제공하는 광 어레이 구동부; 및
    상기 가시광 통신부 및 광 어레이 구동부로부터의 제공되는 신호들을 논리 연산하여, 상기 광 어레이로 출력하는 논리 연산부를 포함함을 특징으로 하는 광 통신용 조명 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 어레이 구동부는, 동일한 단위 시간에서 적어도 하나의 발광소자가 온 상태를 유지하도록 제어하는 제어신호를 제공함을 특징으로 하는 광 통신용 조명 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광 어레이 구동부는, 상기 복수의 발광소자가 서로 다른 단위 시간에 온 상태를 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 광 통신용 조명 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 논리 연산부는, 복수의 발광소자에 각각 연결 되는 복수의 논리소자를 포함하며,
    상기 논리소자는,
    상기 가시광 통신부로부터의 전기 신호를 입력받는 공통입력단자와,
    상기 광 어레이 구동부로부터 개별적으로 제공되는 제어 신호를 각각 입력받는 개별입력단자를 구비함을 특징으로 하는 광 통신용 조명 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 논리소자는, 상기 공통입력단자와 개별입력단자로 입력된 신호를 AND 연산하여 출력하는 소자인 것을 특징으로 하는 광 통신용 조명 제어 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중, 어느 한 항에 있어서,
    상기 가시광 통신부와 논리 연산부 사이에 구비되며, 상기 가시광 통신부의 출력 신호의 이득을 제어하는 이득 제어부를 더 포함함을 특징으로 하는 광 통신용 조명 제어 장치.
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