KR20100104254A

KR20100104254A - 음원 특성을 이용한 엘이디 어레이 제어 회로

Info

Publication number: KR20100104254A
Application number: KR1020090022547A
Authority: KR
Inventors: 정희성
Original assignee: 정희성; 주식회사 호수산업
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-09-29

Abstract

본 발명은 노래방 반주기로부터 출력되는 음원의 특정 성분을 추출하여 특정 패턴으로 설치된 조명장치의 점멸 및 밝기를 제어하는 기술에 관한 것으로, 특히 조명장치로는 LED(Light Emitting Diode)를 이용하고, 입력되는 음원의 주파수와 크기에 따라 각각 조명장치의 점멸과 밝기를 제어할 수 있도록 해주는 회로에 관한 것으로서, 음원 재생장치로부터 전송된 적어도 하나 이상의 오디오신호를 수신하고 상기 오디오신호를 처리 가능한 전압의 범위로 증폭하여 전달하는 음원수신부와, 상기 음원수신부로부터 전달받은 오디오신호의 특정 성분을 추출 또는 변형하여 LED 제어신호로 가공하는 신호가공부와, 상기 신호가공부에서 가공된 적어도 하나 이상의 LED 제어신호를 전달받아 LED 어레이를 구동하는 LED구동부를 포한 제어 회로를 통해 음원 특성을 이용하여 LED 어레이를 제어하는 것을 특징으로 한다.

LED 어레이, 음원, 오디오, 조명제어

Description

음원 특성을 이용한 엘이디 어레이 제어 회로{Circuit for Controlling LED Array by Using Attributes of Audio Signal}

본 발명은 노래방 반주기로부터 출력되는 음원의 특정 성분을 추출하여 특정 패턴으로 설치된 조명장치의 점멸 및 밝기를 제어하는 기술에 관한 것으로, 특히 조명장치로는 LED (Light Emitting Diode)를 이용하고, 입력되는 음원의 주파수와 크기에 따라 각각 조명장치의 점멸과 밝기를 제어할 수 있도록 해주는 회로에 관한 것이다.

일반적으로 노래방, 가라오케 등의 반주기에서 반주음악의 청각적 전달과 함께 시각적 표현을 가미하여 반주음악의 전달 효과를 높이기 위해 조명장치를 연결하여 사용한다. 이 조명장치의 동작을 음악에 맞추어 제어하기 위해서, 도 1에서와 같이, MIDI 재생 반주기(5)에서 반주 음악 재생에 사용되는 MIDI(Music Instrument Digital Interface) 음원에 포함된 음정, 템포 등의 데이터를 이용하거나, MIDI 음원과 함께 저장된 조명장치 제어 신호를 음악과 함께 별도의 채널로 재생하여 조명 장치에 전달하기도 한다.

이와 같이 종래기술에 따른 반주기에 연결된 조명장치의 제어를 위해서는, MIDI 음원으로부터 음정, 템포 등의 데이터를 읽어 조명 제어 신호로 변환하여 출력해주거나 조명 제어 신호를 별도로 제작하여 반주기 음원과 함께 저장하고 조명 장치 제어 채널을 통해 출력해 주어야 하는 불편함이 있다.

또한, 템포감지부(14)에 의해 감지된 템포 데이터를 이용하여 조명장치(20)의 점멸제어를 위한 구동부1(16) 또는 회전제어를 위한 구동부2(17)를 구동하기 위한 신호를 생성하는 조명제어부(15)를 필요로 하는데, 이를 위해 연산이 가능한 마이크로 프로세서를 이용하게 되어 그 구성이 간단하지 못한 단점이 있다.

또한, 음원의 주파수에 따라 조명장치의 점멸속도를 제어하는 방법에 있어서도 대부분의 반주음악이 다양한 주파수의 음을 함께 포함하고 있기 때문에, 이 음원을 주파수 대역별로 분류하는 과정을 필요로 한다. 이와 같이 주파수 대역별 분류를 위해서는 주파수감지부(11) 내에 많은 수의 주파수 필터를 통한 출력을 비교하는 연산을 필요로 하거나 시간에 따라 입력되는 음원을 주파수에 따라 분류하는 변환 과정을 필요로 하여, 음원에 따라 조명장치를 제어하는 신호를 생성하는 과정을 복잡하게 하고 처리 과정에서 지연을 발생시키기도 한다.

아울러, 필라멘트가 있는 일반 전구를 조명으로 사용하거나 조명장치의 회전을 위한 모터를 구동하여 전력을 많이 소모하는 단점이 있고, 이와 같은 음원에 의한 조명장치의 제어가 조명을 자주 점멸하기 때문에 전구의 수명이 단축되는 문제점도 있다.

본 발명은 반주기 음원을 이용한 조명장치의 제어를 용이하게 하기 위한 것으로서, 반주기 음원의 특정 성분을 추출하여 조명장치의 제어 신호를 생성하는 과정을 단순화하고, 음원 또는 생성된 조명 제어 신호의 특성을 변화시켜 조명장치의 반응 감도를 조절할 수 있는 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 음원에 따른 조명 장치의 동작으로 반주 음악의 전달 효과를 증대하기 위한 것으로서, LED 어레이의 LED 배치에 따라 조명 제어 신호를 확장하여 제공할 수 있는 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 전달받은 오디오신호를 제어 회로에서 포화되지 않고 처리 가능한 전압의 범위로 증폭할 수 있는 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로를 제공하기 위한 것이다.

아울러, 본 발명은 전달받은 오디오신호가 없을 경우에도 LED 어레이를 구동할 수 있도록 하는 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로를 제공하기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로는, 음원 재생장치로부터 전송된 적어도 하나 이상의 오디오신호를 수신하고 상기 오디오신호를 처리 가능한 전압의 범위로 증폭하여 전달하는 음원수신부와, 상기 음원수신부로부터 전달받은 오디오신호의 특정 성분을 추출 또는 변형하여 LED 제어신호로 가공하는 신호가공부와, 상기 신호가공부에서 가공된 적어도 하나 이상의 LED 제어신호를 전달받아 LED 어레이를 구동하는 LED구동부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로는, 음원 재생장치로부터 전송된 적어도 하나 이상의 오디오신호를 수신하고 상기 오디오신호를 처리 가능한 전압의 범위로 증폭하여 전달하는 음원수신부와, 차단주파수를 조절하여 상기 오디오신호로부터 특정 주파수 성분을 추출하는 주파수 필터 및 증폭 비율을 조절 가능한 증폭기를 포함하여 상기 음원수신부로부터 전달받은 오디오신호를 적어도 하나 이상의 LED 제어신호로 가공하는 신호가공부와, 상기 신호가공부에서 가공된 적어도 하나 이상의 LED 제어신호를 전달받고, 상기 LED 제어신호가 문턱전압보다 낮은 경우 차단하고 상기 LED 제어신호가 상기 문턱전압 이상인 경우 상기 LED 제어신호에 비례하여 LED 어레이를 구동하기 위한 LED 구동전류를 출력하도록 하는 LED구동부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 반주 음악에 맞는 조명 제어 신호를 제작하기 않고도 반주 음악에 맞는 조명 제어를 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 조명으로 LED를 사용함으로써 전력 손실을 최소화하고 조명의 수명을 연장하며, LED 어레이의 구성에 따라 조명 제어 신호를 용이하게 확장함으로써 LED 어레이의 구성을 자유롭게 할 수 있게 되는 효과가 있다.

아울러, 음원 또는 생성된 조명 제어 신호의 특성을 변화시켜 조명장치의 반응 감도를 조절함으로써, 다양한 음원에 대하여 역동적인 LED의 구동을 가능하게 하여 음원의 전달효과와 회로의 가용도를 증대할 수 있게 되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 방법 및 그 회로를 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로의 구성도이다. 음원 재생장치(90)로부터 오디오신호를 수신하여 LED 어레이(190)를 구동하기 위한 LED 제어신호로 가공하는 제어 회로(100)는 음원수신 부(110), 신호가공부(120), LED구동부(150), 감도조절부(160), 피드백제어부(170) 및 모드전환부(180)를 포함한다.

음원수신부(110)는 음원 재생장치(90)로부터 전송된 적어도 하나 이상의 오디오신호를 수신하고 제어 회로(100)에서 포화되지 않고 처리 가능한 전압의 범위로 오디오신호를 증폭하여 신호가공부(120)로 전달한다. 음원 재생장치(90)로부터 수신하는 신호는 하나의 오디오신호로 구성된 모노(Mono) 타입과 두 개의 오디오신호로 구성된 스테레오(Stereo) 타입뿐만 아니라 5.1Ch, 7.1Ch 등을 포함하는 다채널 오디오신호가 될 수도 있다.

신호가공부(120)는 음원수신부(110)로부터 전달받은 오디오신호의 특정 성분을 추출 또는 변형하여 LED 제어신호로 가공한다. 오디오신호의 특정 성분을 추출하기 위하여 특정 주파수 대역의 오디오신호 성분을 차단하여 걸러주는 다양한 전기적 필터를 사용하는데, 이 필터로는 LPF(Low-Pass Filter), HPF(High-Pass Filter) 및 BPF(Band-Pass Filter)뿐만 아니라 그 외의 다양한 주파수 필터가 사용될 수 있다. 또한, 오디오신호 의 전압 중 음 또는 양의 일방에 해당하는 성분을 걸러주는 정류기와 오디오신호의 전압 또는 전류의 크기를 증폭하는 증폭기를 사용하여 오디오신호를 변형할 수도 있다. 이 필터, 정류기, 증폭기 등을 직렬로 연결하여 연결된 필터, 정류기 또는 증폭기의 처리를 순차적으로 적용할 수도 있고, 병렬로 연결하여 연결된 필터, 정류기 또는 증폭기의 처리를 병행하여 적용할 수도 있게 하여, 오디오신호를 다양하게 가공할 수 있게 된다.

이와 같이 가공된 LED 제어신호로 LED구동부(150)를 통해 LED 어레이(190)를 동작시키게 된다. LED구동부(150)는 신호가공부(120)에서 가공된 적어도 하나 이상의 LED 제어신호를 전달받아 LED 어레이(190)를 구동하는데, LED구동부(150)가 가진 문턱전압(Threshold Volatage)보다 낮은 LED 제어신호는 차단되고 이 문턱전압 이상의 LED 제어신호에 비례하여 LED 구동전류를 출력하게 된다. 이와 같은 LED구동부(150)의 문턱전압은 BJT(Bipolar Junction Transistor), FET(Field Effect Transistor) 등의 트랜지스터가 온(On)되어 선형영역에서 동작하기 위한 최소값으로서, 차단할 오디오신호의 특성에 맞는 문턱전압을 가진 트랜지스터를 선택하여 사용할 수 있다. 이 문턱전압에 의한 차단 효과를 증대하기 위해서는 일반적으로 BJT(Bipolar Junction Transistor)보다 이 문턱전압이 높은 FET(Field Effect Transistor)를 사용하는 것이 바람직하다.

감도조절부(160)는 음원수신부(110) 및 신호가공부(120)에서의 오디오신호 증폭 비율을 조절하여 신호가공부(120)에서 가공되는 LED 제어신호가 LED구동부(150)가 가진 문턱전압에 의해 커팅되는 시간의 비율을 조절함으로써, LED 어레이에 포함된 LED가 켜지고 꺼지는 시간의 비율을 나타내는 점멸 감도를 제어할 수 있도록 한다. 또한, 음원수신부(110)에서 오디오신호의 특정 성분 추출에 이용되는 주파수 필터의 차단주파수를 조절하여서도 이와 같은 점멸 감도를 제어할 수 있다.

피드백제어부(170)는 LED구동부(150)로부터 출력되는 LED 구동전류를 적분하여 감도조절부(160)에서의 오디오신호 증폭 비율 및 차단 주파수를 실시간으로 조절할 수 있도록 제어한다. 예를 들어, LED 구동전류에 영향을 주지 않고 적분하는 적분기 회로를 사용하여 LED 구동전류에 대한 특정 시간 동안의 누적량에 따라 전압 값을 출력하는 피드백제어부(170)를 구성하면, 이 값을 이용하여 감도조절부(160)에서의 오디오신호 증폭 비율을 실시간으로 조절하도록 할 수 있다.

특히, 피드백제어부(170)를 적분기 회로로 구성하여 LED 구동전류에 대한 특정 시간 동안의 누적량에 따라 다른 전압을 발생하도록 구성할 경우, 이와 연결되는 감도조절부(160)는 전압에 의해 그 저항값, 커패시턴스 등의 특성 값이 조절되는 VCR(Voltage Controlled Resistor), VCC(Voltage Controlled Capacitor) 등을 사용함이 바람직하다. 또한, LED 구동전류의 양을 측정하여 LED구동부(150)의 출력을 측정하는 과정에서 LED 구동전류에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 바람직하며, 포토커플러(Photocoupler)와 같이 광학적 결합을 통해 신호를 전달하고 전기적으로는 절연된 소자를 이용하여 LED 구동전류에 영향을 미치지 않도록 구성할 수도 있다.

이와 같이, 피드백제어부(170)에 의해 감도조절부(160)에서의 오디오신호 증폭 비율 및 차단 주파수를 실시간으로 조절할 수 있도록 제어하는 것은, 음원의 특 성에 따라 서로 다른 크기를 가진 오디오신호에 대하여 매번 감도조절부(160)를 통한 감도의 조절이 없이도 늘 켜져 있거나 늘 꺼져 있는 등의 LED 어레이의 부적절한 동작을 방지하고, LED 어레이의 적절한 점멸 감도를 실시간으로 조절하여 이용의 편의성과 조명에 의한 음원의 전달 효과를 증대하는 효과가 있다.

모드전환부(180)는 음원재생장치가 출력하는 제어신호에 의해 LED구동부(150)가 가진 문턱전압보다 높은 임의의 LED 제어신호를 발생하여 LED 어레이(190)를 구동할 수 있도록 한다. 음원수신부(110)가 수신하는 오디오신호를 감지하고 이 음원수신부(110)가 수신하는 신호가 가 없을 경우 위와 같은 임의의 LED 제어신호를 발생하게 할 수도 있다.

한편, LED 어레이(190)는 다양한 색상의 LED를 빛이 투과되는 격자형 바닥판 또는 벽체 뒷면에 배치하고, LED구동부(150)로부터 출력되는 적어도 하나 이상의 LED 구동전류를 배치된 LED로 전달해 주는 단자가 설치된 것으로서, 격자형 바닥판 또는 벽체를 확장하여 연결할 수 있는 특징을 가진다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로의 회로도이다. 음원수신부(110)에서 전달받는 오디오신호는 스테레오 타입으로서 좌측 오디오신호를 Vin1에, 우측 오디오신호를 Vin2에 각각 연결한 것으로 가정한다.

우선, 좌측 오디오신호가 인가된 Vin1은 AMP1에 의해서 제어 회로(100)에서 포화되지 않고 처리 가능한 전압의 범위로 증폭되어 필터1(121)로 전달된다. Vp는 전원으로서 제어 회로(100)에 전원을 공급하고, AMP1에 인가되는 V+와 V-는 오디오신호를 변형없이 제어 회로(100)에 전달하기 위해서 V+에는 양의 전압을, V-에는 음의 전압을 연결하는 것이 바람직하나, 회로에 공급되는 전원을 간략히 하기 위해서 V+에는 Vp를, V-에는 GND(Ground, 접지)를 연결하여 사용할 수도 있다.

또한, 필터1(121)은 LPF(Low-Pass Filter)로서, 전달받은 오디오신호 중 C1의 커패시턴스 값 등에 따라 정해진 차단주파수 이상의 주파수 특성을 가진 성분을 감쇄시킨다. 이어서 직렬로 연결된 정류기1(131)을 거치면서 순방향의 오디오신호가 걸러지고 증폭기1(141)에 설정된 증폭 비율에 의해 LED 제어신호가 증폭되어 LED구동부(150)로 전달된다.

이렇게 LED구동부(150)에서 전달받은 LED 제어신호 중 FET-1의 문턱전압(Threshold Voltage)보다 높은 LED 제어신호에 비례하여 LED 구동전류 Iout1을 출력하게 된다. 이와 같이 출력되는 Iout1은 오디오신호를 LPF로 걸러 가공한 후 문턱전압 이하의 신호를 차단한 것이므로, 반주음악 중 중저음에 해당하고 음의 크기가 큰 악기의 소리를 표현할 수 있게 된다. 일반적으로 큰북, 팀파니, 베이스기타 등의 굵은 beat(박자)를 표현하는 악기가 이에 해당한다.

한편, 우측 오디오신호가 인가된 Vin2는 AMP2에 의해서 제어 회로(100)에서 포화되지 않고 처리 가능한 전압의 범위로 증폭되어 필터3(123)으로 전달된다. AMP2에 인가되는 V+와 V-에 대한 설명은 AMP1에서와 같다.

또한, 필터3(123)은 HPF(High-Pass Filter)로서, 전달받은 오디오신호 중 C2의 커패시턴스 값 등에 따라 정해진 차단주파수 이하의 주파수 특성을 가진 성분을 감쇄시킨다. 이어서 증폭기2(142)에 설정된 증폭 비율에 의해 LED 제어신호가 증폭되어 LED구동부(150)로 전달된다.

이렇게 LED구동부(150)에서 전달받은 LED 제어신호 중 FET-2의 문턱전압(Threshold Voltage)보다 높은 LED 제어신호에 비례하여 LED 구동전류 Iout2를 출력하게 된다. 이와 같이 출력되는 Iout2는 오디오신호를 HPF로 걸러 가공한 후 문턱전압 이하의 신호를 차단한 것이므로, 반주음악 중 날카로운 고음에 해당하고 음의 크기가 큰 악기의 소리를 표현할 수 있게 된다. 일반적으로 작은북, 심벌즈, 꽹가리 등의 고음을 가진 beat(박자)를 표현하는 악기가 이에 해당한다.

이와 같이, 음원수신부(110)에서 전달받는 스테레오 타입의 두 오디오신호(Vin1, Vin2)가 병렬로 구성된 신호가공부(120)에 의해 각각 병행하여 LED 제어신호로 가공되고, LED구동부(150)를 통해 LED 어레이(190)의 구분된 입력단자로 각 각 전달됨으로써, LED 어레이(190)의 LED 배치 모양과 LED 사이의 연결 구성 형태에 따라 음원의 beat(박자)를 다양한 모양의 빛으로 표현할 수 있게 된다. 신호가공부(120)의 특성 값을 변경하여 beat(박자) 이외의 다양한 음원 특성을 LED의 빛으로 표현할 수도 있다. 본 발명의 제 1 실시예에서와 같이 스테레오 타입의 음원이 수신될 경우, 좌측 오디오신호에 의해 가공된 LED 제어신호는 LED 어레이(190)의 좌측에, 우측 오디오신호에 의해 가공된 LED 제어신호는 LED 어레이(190)의 우측에 각각 연결하여 그 전달 효과를 증대시킬 수도 있다.

아울러, 필터3(123)을 필터1(121)과 함께 AMP1에 병렬로 연결하여 사용할 수도 있는데, 이 경우, 스테레오 타입의 두 오디오신호(Vin1, Vin2)를 모두 사용할 수는 없으나 하나의 오디오신호(Vin1)를 서로 다른 두 개의 LED 제어신호(Iout1, Iout2)로 가공할 수 있게 되며, 음원수신부(110)의 AMP 수를 줄여 비용을 절감할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로의 회로도이다. 음원수신부(110)에서 전달받는 모노 타입의 오디오신호를 Vin1에 연결한 것으로 가정한다.

우선, 오디오신호가 인가된 Vin1은 AMP에 의해서 제어 회로(100)에서 포화되지 않고 처리 가능한 전압의 범위로 증폭되어 필터1(121)로 전달된다. AMP에 인가 되는 V+와 V-에 대한 설명은 도 3의 AMP1에서와 같다. 여기에서, AMP의 피드백 저항인 R2를 가변저항으로 구성하고 필터1에 전달되는 오디오신호의 증폭 비율을 조절할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 필터1(121)은 LPF(Low-Pass Filter)로서, 전달받은 오디오신호 중 C1의 커패시턴스 값 등에 따라 정해진 차단주파수 이상의 주파수 특성을 가진 성분을 감쇄시킨다. 여기에서, C1의 커패시턴스를 변경하여 LPF의 차단주파수를 변경할 수 있도록 할 수 있다.

이어서 직렬로 연결된 정류기1(131)을 거치면서 순방향의 오디오신호가 걸러지고 증폭기1(141)에 설정된 증폭 비율에 의해 LED 제어신호(Vc)가 증폭되어 LED구동부(150)로 전달된다. R5를 가변저항으로 구성하여 BJT-1의 베이스에 입력되는 전압을 조절하거나, Re1을 가변저항으로 구성하여 BJT-1에 의한 증폭 비율을 조절할 수 있도록 할 수 있다.

이렇게 LED구동부(150)에서 전달받은 LED 제어신호(Vc) 중 FET-1의 문턱전압(Threshold Voltage)보다 높은 LED 제어신호(Vc)에 비례하여 LED 구동전류 Iout1을 출력하게 된다. 이와 같이 R2, R5, Re1 및 C1의 저항 또는 커패시턴스를 변경하여 오디오신호의 증폭 비율을 조절하거나 주파수 필터의 차단주파수를 조절함으로써, 신호가공부(120)에 의해 가공된 LED 제어신호(Vc) 중 FET-1의 문턱전압보다 높 은 LED 제어신호(Vc)의 양을 조절할 수 있으므로, 결과적으로 음원에 따른 LED 어레이(190)의 반응 감도를 조절할 수 있다.

한편, LED구동부(150)에서 출력되는 LED 구동전류 신호인 Iout1을 적분하여 감도조절을 위한 피드백 제어에 이용할 수도 있다. 피드백제어부(170)에 의해 Iout1에 영향을 미치지 않도록 회로를 구성하는 것이 바람직하며, 포토커플러(Photocoupler)와 같이 광학적 결합을 통해 신호를 전달하고 전기적으로는 절연된 소자를 이용하여 LED 구동전류에 영향을 미치지 않도록 구성할 수도 있다.

또한, R2, R5, Re1 및 C1을 피드백제어부(170)에서 출력되는 전압에 따라 그 저항값 또는 커패시턴스가 조절되는 VCR(Voltage-Controlled Resistor) 또는 VCC(Voltage-Controlled Capacitor)로 구성하여 피드백제어부(170)에 의한 감도조절을 자동으로 실행할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모드전환부의 회로도이다. 모드전환부(180)는 음원수신부(110)가 수신하는 오디오신호가 없을 경우 LED구동부(150)가 가진 문턱전압보다 높은 임의의 LED 제어신호(Vc)를 발생하여 LED 어레이(190)를 구동할 수 있도록 하는 것으로서, 여기서는 반주기에서 출력되는 반주 음원의 재생 여부에 따라 그 값을 달리하는 제어신호를 이용하여 스위치를 온(On) 또는 오프(Off)함으로써 일정한 LED 제어신호(Vc)를 출력하도록 하였으며, 오디오신호의 출력 여부를 감지하여 그 여부에 따라 LED 제어신호(Vc)를 출력하도록 할 수도 있다. 또한, 수동으로 모드를 전환하거나 별도로 저장된 임의의 신호를 재생하여 LED 제어신호(Vc)로 출력하게 할 수도 있음은 당연하다.

LED 제어신호 발생부(185)는 음원수신부(110)가 수신하는 오디오신호가 없을 경우 LED를 구동하기 위한 LED 제어신호를 발생시킨다. 이 LED 제어신호 발생부(185)는 오디오신호가 없을 때에만 선택적으로 동작하도록 할 수도 있고, 항상 LED 어레이(190)가 온(On)되도록 LED구동부(150)의 문턱전압 이상의 LED 제어신호(Vc)를 발생하게 할 수도 있다. Vmod1과 Vmod2는 반주기의 동작모드를 나타내는 신호로서 Vmod1은 반주기가 켜져 있다면 항상 온(On) 상태로 5V의 전압을 출력하고, Vmod2는 반주음악을 재생하지 않을 경우 오프(Off) 상태로 0V가 되고 반주음악을 재생할 경우 온(On) 상태로 5V의 전압을 출력한다. 일반적으로 BJT-1의 에미터(emitter)에 5V의 전원을 연결하는데, 이 회로에서는 별도의 5V 전원을 구비하지 않고도 모드전환부(180)가 동작하도록 하기 위해서, 반주기가 켜져 있다면 항상 온(On) 상태로 5V의 전압을 출력하는 Vmod1을 연결하였다. 별도의 5V 전원이 구비되어 있다면 BJT-1의 에미터(emitter)에 이 전원을 연결할 수 있음은 당연하다.

반주음악을 재생하지 않을 경우, Vmod1은 온(On) 상태로 5V, Vmod2는 오프(Off) 상태로 0V가 되어 BJT-1의 베이스(base)와 에미터(emitter)에 전압차가 발생하고, BJT-1에 의해 Relay가 켜지게 된다. 또한, 반주음악을 재생할 경우, Vmod2 가 온(On) 상태로 5V를 출력하게 되어 BJT-1의 베이스(base)와 에미터(emitter)에 전압차가 없어지고, BJT-1에 의해 Relay가 꺼지게 된다. 이와 같이 동작하는 Relay를 통해 LED 제어신호 발생부(185)의 출력을 Vc와 연결하여 도 4에서 설명한 LED구동부(150)의 입력으로 사용될 수 있도록 한다. 이와 같이 음원수신부(110)가 수신하는 오디오신호가 없을 경우에도 LED 어레이(190)를 구동할 수 있게 된다.

도 6a는 본 발명의 제 2 실시예에서 시간에 따른 오디오신호와 LED 제어신호의 변화를 전압의 그래프로 도시한다. 도 4를 통해 설명한 바와 같이, 음원수신부(110)에 인가된 Vin1은 다양한 주파수 대역의 성분이 포함된 오디오신호 본래의 모습이다. 이를 신호가공부(120)에 의해 가공한 LED 제어신호(Vc)는 LPF를 통해 고주파가 걸러져서 그 파형이 Vin1에 비해 부드러워져 있음을 알 수 있다. 도 6a에 표시한 Vt는 문턱전압으로 신호가공부(120)의 증폭기1(141)을 통해 LED 제어신호(Vc)의 크기를 조절함으로써 문턱전압(Vt)보다 높은 LED 제어신호(Vc)의 양을 조절할 수 있다.

도 6b는 본 발명의 제 2 실시예에서 시간에 따른 LED 구동전류의 변화를 도시한 그래프이다. 도 6a 및 도 6b에서 보는 바와 같이 문턱전압(Vt)보다 높은 LED 제어신호(Vc)에 비례하여 LED구동부(150)가 LED 구동전류(Iout1)를 출력한다. 이 LED 구동전류(Iout1)에 의해 LED 어레이(190) 중 연결된 LED를 구동하게 된다.

도 6a 또는 도 6b는 설명을 위해 시간의 축을 확장하여 도시한 것으로서, 도 6b에서의 LED 구동전류(Iout1) 그래프에 나타난 점멸(On-Off)은 눈으로 확인할 수 없을만큼 짧은 시간에 이루어 진다. 따라서 시간의 축을 축소하여 눈으로 확인할 수 있는 범위의 긴 시간에 대하여 오디오신호(Vin1)와 LED 구동전류(Iout1)를 도시하면 각각 도 6c, 도 6d와 같이 나타난다.

도 6c는 음원수신부(110)가 수신하는 음원의 파형을 나타내는 것으로, 이 오디오신호(Vin1)을 그대로 조명을 제어하기 위한 신호로 사용할 경우, 그 밝기는 변할 지 모르나, 시각적으로 그 변화를 느끼기에는 불충분한 면이 있다. 이 오디오신호를 LED 제어신호(Vc)로 가공하는 것은 중저음, 고음 등과 같이 특정 주파수 특성을 가진 음원의 성분을 간단한 주파수 필터를 사용하여 강조하는 과정이며, 이렇게 가공된 LED 제어신호(Vc) 중 강조되지 않고 감쇄된 주파수 성분을 FET의 특성값인 문턱전압을 이용하여 간단하게 커팅함으로써, 음원의 beat(박자)를 잘 표현할 수 있는 LED 어레이의 동작을 쉽게 구현할 수 있다.

도 6d에서 보는 전류신호는 LED 구동전류(Iout1)로써, LPF를 거쳐 가공된 LED 제어신호(Vc)가 FET의 문턱전압(Vt)보다 높은 경우 발생한 것이다. 이 LED 구동전류(Iout1)는 LED 어레이를 통해 중저음의 큰북, 팀파니, 베이스기타 등의 굵은 beat(박자)를 표현할 수 있게 한다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시예에 따른 LED 어레이의 구성을 도시한다. 도 7a에서 보는 바와 같이, 빛을 투과하는 사각형의 바닥판 또는 벽체의 후부에 다양한 색상의 LED를 배치하고 색상별 또는 위치별로 구분된 입력단자(192)와 연결하여 단위 LED 어레이(191)를 구성한다. 단위 LED 어레이(191)의 확장을 위해 추가되는 단위 LED 어레이로 LED 구동전류를 전달하기 위한 출력단자(193)를 구비할 수도 있다. 이와 같은 바닥판 또는 벽체는 육각형, 원 등 그 모양을 달리 할 수 있음은 당연하다.

도 7b는 도 7a를 통해 설명한 사각형의 단위 LED 어레이(191)를 확장하여 설치한 모습을 도시한다. 바닥판 또는 벽체는 그 모양을 달리하였을 경우 바닥판 또는 벽체 사이에 틈이 발생할 수 있으나, 확장을 위해 입력단자(192) 또는 출력단자(193)를 연결할 수 있으면 된다.

도 1은 종래기술에 따른 MIDI 재생 반주기의 조명제어 장치 구성도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로의 구성도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로의 회로도.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로의 회로도.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모드전환부의 회로도.

도 6a는 본 발명의 제 2 실시예에서 확장된 시간에 따른 오디오신호와 LED 제어신호의 전압 변화도.

도 6b는 본 발명의 제 2 실시예에서 확장된 시간에 따른 LED 구동전류의 변화도.

도 6c는 본 발명의 제 2 실시예에서 음원수신부가 수신하는 오디오신호의 시간에 따른 전압 변화도.

도 6d는 본 발명의 제 2 실시예에서 시간에 따른 LED 구동전류의 변화도.

도 7a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사각형 단위 LED 어레이의 구성도.

도 7b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사각형 단위 LED 어레이의 확장 연결 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

5 : MIDI 재생 반주기 11 : 주파수감지부 14 : 템포감지부

15 : 조명제어부 16, 17 : 구동부 20 : 조명장치

90 : 음원 재생장치 100 : 제어회로 110 : 음원수신부

120 : 신호가공부 150 : LED구동부 160 : 감도조절부

170 : 피드백제어부 180 : 모드전환부 190 : LED 어레이

185 : LED 제어신호 발생부 191 : 단위 LED 어레이

Claims

음원 재생장치로부터 전송된 적어도 하나 이상의 오디오신호를 수신하고 상기 오디오신호를 처리 가능한 전압의 범위로 증폭하여 전달하는 음원수신부;

상기 음원수신부로부터 전달받은 오디오신호의 특정 성분을 추출 또는 변형하여 LED 제어신호로 가공하는 신호가공부;

상기 신호가공부에서 가공된 적어도 하나 이상의 LED 제어신호를 전달받아 LED 어레이를 구동하는 LED구동부;

를 포함하는 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로.
청구항 1에 있어서,

상기 신호가공부는,

차단주파수를 조절하여 상기 오디오신호로부터 특정 주파수 성분을 추출하는 주파수 필터, 증폭 비율을 조절 가능한 증폭기 또는 정류기를 직렬 또는 병렬로 연결하여 적어도 하나 이상의 LED 제어신호로 가공할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로.
음원 재생장치로부터 전송된 적어도 하나 이상의 오디오신호를 수신하고 상 기 오디오신호를 처리 가능한 전압의 범위로 증폭하여 전달하는 음원수신부;

차단주파수를 조절하여 상기 오디오신호로부터 특정 주파수 성분을 추출하는 주파수 필터 및 증폭 비율을 조절 가능한 증폭기를 포함하여 상기 음원수신부로부터 전달받은 오디오신호를 적어도 하나 이상의 LED 제어신호로 가공하는 신호가공부;

상기 신호가공부에서 가공된 적어도 하나 이상의 LED 제어신호를 전달받고, 상기 LED 제어신호가 문턱전압보다 낮은 경우 차단하고 상기 LED 제어신호가 상기 문턱전압 이상인 경우 상기 LED 제어신호에 비례하여 LED 어레이를 구동하기 위한 LED 구동전류를 출력하도록 하는 LED구동부;

를 포함하는 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로.
청구항 3에 있어서,

상기 LED구동부에서의 상기 문턱전압은,

상기 가공된 LED 제어신호 중 상기 문턱전압보다 낮은 신호를 커팅하기 위해 사용되는 것으로서, 특정 문턱전압 값을 갖는 트랜지스터를 선택하여 사용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,

상기 주파수 필터에서의 상기 차단주파수를 조절하고 상기 증폭기에서의 상기 증폭 비율을 조절하여 동일한 신호인 경우에도 상기 문턱전압에 의해 상기 LED 제어신호가 커팅되는 시간의 비율이 조절되도록 하는 감도조절부;

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로.
청구항 5에 있어서,

상기 LED 구동전류를 적분하여 상기 감도조절부에서의 상기 차단주파수 또는 상기 증폭 비율을 조절하도록 제어하는 피드백제어부;

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로.
청구항 3에 있어서,

상기 음원수신부가 수신하는 오디오신호가 없을 경우 임의의 LED 제어신호를 발생하여 LED구동부로 전달하는 모드전환부;

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로.
청구항 3에 있어서,

상기 LED 어레이는,

다양한 색상의 LED를 빛이 투과되는 격자형 바닥판 또는 벽체 후부에 배치하고, 상기 LED구동부로부터 출력되는 적어도 하나 이상의 LED 구동전류를 상기 LED로 전달해 주는 단자가 설치된 것으로서, 상기 격자형 바닥판 또는 벽체를 확장하여 연결할 수 있는 것을 특징으로 하는 음원 특성을 이용한 LED 어레이 제어 회로.