KR20110103188A - 가시광 통신용 광송신 장치 - Google Patents

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KR20110103188A
KR20110103188A KR1020100022395A KR20100022395A KR20110103188A KR 20110103188 A KR20110103188 A KR 20110103188A KR 1020100022395 A KR1020100022395 A KR 1020100022395A KR 20100022395 A KR20100022395 A KR 20100022395A KR 20110103188 A KR20110103188 A KR 20110103188A
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Abstract

본 발명은 가시광 통신용 광송신 장치 및 가시광의 전력 제어 방법에 관한 것이다.
더욱 구체적으로는 상기 광송신 장치는 조명용 LED램프에 직류전원을 공급하는 전력변환부와,
스위칭 구동방식으로 구동되고 상기 조명용 LED램프에 작동전류를 공급하는 구동부와, 외부 네트워크와 연결되어 데이터를 수신 및 코딩하여 상기 구동부로 공급하는 부호화부, 상기 전력변환부 및 구동부, 부호화부의 동작을 제어하는 제어부 포함한다. 또한 상기 조명용 LED램프의 휘도 조절을 위해 검출부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치의 구동부는 스위칭 구동방식으로 동작하기 때문에 전력변환효율과 소자발열 특성이 매우 우수하다. 더욱이 구동소자의 고주파 스위치 구동이 가능하기 때문에 고속 데이터통신이 가능하다. 또한 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치의 전력 제어 방법에 의하면 사용자의 명령에 따른 휘도 조절이 가능하기 때문에 조명용 기기로 매우 적합하다.

Description

가시광 통신용 광송신 장치 및 가시광의 전력 제어 방법{TRANSMISSION DEVICE FOR VISIBLE LIGHT COMMUNICATION AND POWER CONTROL METHOD OF VISIBLE LIGHT IN TRANSMISSION DEVICE}
본 발명은 복수의 LED램프를 이용한 가시광 통신용 광송신 장치 및 가시광의 전력 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 고속 데이터 통신을 가능하게 하고 높은 전력변환효율을 제공하는 가시광 통신용 광송신 장치 및 전력 제어 방법에 관한 것이다.
최근 들어 LED(Light Emitting Diode)의 발광 효율이 개선되고, 가격이 떨어짐에 따라 휴대기기, 디스플레이, 자동차, 신호등, 광고판 등의 특수 조명 시장뿐만 아니라 형광등, 백열등과 같은 일반 조명 시장에서도 LED가 보편화 되어가고 있다. 특히 백색 LED의 발광 효율은 이미 백열등을 추월하였으며 형광등보다도 우수한 제품들이 출시되고 있다. 또한 최근에는 RF 대역 주파수 고갈, 여러 무선 통신 기술간의 혼선가능성, 통신의 보안성 요구 증대, 4G 무선 기술의 초고속 유비쿼터스 통신 환경 도래 등으로 인하여 RF 기술과 상호 보완적인 광무선 기술에 대한 관심이 증가하고 있어 가시광 LED램프를 이용한 가시광 무선통신에 대한 연구가 여러 기업 및 연구소 등에서 진행되고 있다.
눈에 보이는 가시광선을 이용해서 정보를 전달하는 가시광 통신은 그 사용 대역이 넓고 규제를 받지 않고 자유롭게 사용할 수 있다는 점 외에도 광이 발생 되는 장소나 진행하는 방향을 볼 수 있기 때문에 정보의 수신범위를 정확하게 알 수 있다는 장점이 있다.
이러한 특징을 갖는 가시광 통신 광송신 장치의 구동부는 크게 스위칭 구동방식과 선형 구동방식으로 분류된다. 스위칭 구동방식의 회로는 전력변환부와 구동부로 구성되어 있으며 전력변환부에서는 일정한 DC 전압을 출력해 주고 구동부에서는 상기 DC 전압으로부터 벅컨버터(buck converter), 제타컨버터(zeta converter), 척컨버터(cuk converter), 부스트컨버터(boost converter), 플라이백컨버터(flyback converter)와 같은 스위칭 모드 DC/DC컨버터를 이용하여 LED를 구동한다. 상기 구동부에 사용되는 MOSFET 및 BJT, IGBT와 같은 구동소자는 스위칭 영역에서 동작하므로 전력변환효율 및 구동소자의 발열 특성이 우수하여 저가형 대용량 LED 구동회로에 매우 적합한 장점이 있지만, 스위칭 모드 DC/DC컨버터의 느린 동특성으로 인해 LED 전류의 크기(Amplitude)를 일정하게 유지하면서 데이터 통신을 위해 고속으로 LED 전류를 온/오프 스위칭 하기에는 그 대역폭이 수십kHz 정도로 매우 작으므로 이를 가시광 통신에 적용할 경우 수MHz 이상의 고속 데이터통신의 구현이 어려운 단점이 있어 현재까지 VLC용으로 적용된 사례는 없다.
기존 기술은 이러한 높은 전력변환효율을 제공하는 스위칭 구동방식이 있음 에도 불구하고, 상술한 단점을 극복하지 못하여, 선형구동방식으로 광송신 장치를 사용하였다.
선형구동방식의 회로는 전력변환부와 구동부로 구성되어 있으며, 전력변환부에서는 일정한 DC 전압을 출력해 주고 구동부에서는 스위치와 같은 구동소자를 선형영역에서 동작시키는 방식으로 고속 데이터통신을 구현 할 수 있는 장점이 있지만, LED램프로 신호를 보내는 구동소자에 항상 동작 전압이 인가되어 있는 상태에서 LED램프에 전류가 흐르므로 전력변환효율 및 구동소자의 발열 특성이 저조하여 제작단가가 높고 대용량 구동회로에 적합하지 않은 단점이 있다.
또한 가시광통신용 광송신 장치를 조명용으로 함께 사용하기 위해서는 LED램프의 휘도조절이 가능해야 하는데 선형구동방식은 정확한 휘도 제어가 어렵고, 스위칭 구동방식은 LED램프에 흐르는 전류의 첨두치를 제어할 수 없기 때문에 이러한 휘도를 출력하는데 문제점을 갖고, 또한 수명 및 신뢰성의 문제가 생기게 된다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가시광통신 시 고속데이터 통신을 구현하는 가시광 통신용 광송신 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 스위칭 구동방식을 적용하여 전력변환효율이 높은 가시광 통신용 광송신 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 전력변환효율 및 구동소자의 발열 특성이 우수한 저가형 대용량 구동회로를 가진 가시광 통신용 광송신 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 가시광 통신용 광송신 장치의 전력변환효율을 높임으로써 현재 사회적 이슈가 되는 에너지 절약에 기여하는 가시광 통신용 광송신 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 LED램프를 조명용으로 사용할 시에 사용자의 휘도 조절에 따라 임계범위 전압이 변할 경우, 이 변화에 대응하는 광송신 장치의 전력 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치는 조명용 LED램프에 직류전원을 공급하는 전력변환부와, 스위칭 구동방식으로 구동되고 상기 조명용 램프에 작동전류를 공급하는 구동부와, 외부 네트워크와 연결되어 데이터를 수신 및 코딩 하여 상기 구동부로 공급하는 부호화부, 상기 전력변환부 및 구동부, 부호화부의 동작을 제어하는 제어부로 구성된다.
또한 본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치는 사용자의 LED램프의 전류 명령에 따른 전력 제어를 하기 위해 검출부를 더 포함한다.
본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치의 전력변환부는 펄스폭변조 또는 펄스주파수변조를 통해 원하는 출력전압 또는 출력전류를 획득할 수 있는 AC/DC컨버터와 직렬 연결된 DC/DC컨버터 또는 DC/DC컨버터만으로 된 컨버터 중 어느 하나를 포함한다.
또한 본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치의 구동부는 스위칭 소자를 포함하고, 이 스위칭 소자는 조명용 LED램프와 병렬연결 되고, 이 병렬연결 된 스위칭 소자와 조명용 LED램프는 전류원과 직렬 연결된다.
본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치의 구동부는 부호화부에서 코딩 된 신호에 따라 온/오프 되어 스위칭 영역에서 고속 동작한다.
본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치의 검출부는 본 발명의 조명용 LED램프에서 송신하는 가시광 신호의 강도를 전압의 형태로 검출하고, 병렬로 연결된 본 발명의 조명용 LED램프 및 스위칭 소자와 직렬로 연결되거나 또는 본 발명의 전력변환부와 출력캐패시터 사이의 전류 도통 경로에 또는 상기 구동부와 상기 조명용 LED램프 사이의 전류 도통 경로 중 어느 한 곳에 위치한다.
본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치의 제어부로 입력되는 사용자의 명령에 따른 휘도 조절은 아날로그 방식 또는 펄스폭변조방식으로 한다. 본 발명의 전류원은 인덕터 또는 저항 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치는 구동부의 구동소자가 스위칭 구동방식으로 동작하기 때문에 전력변환효율과 소자발열 특성이 매우 우수하다. 더욱이 구동소자의 고주파 스위치 구동이 가능하기 때문에 고속 데이터통신이 가능하다.
또한 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치의 전력 제어 방법에 의하면 사용자의 명령에 따른 휘도 조절이 가능하기 때문에 조명용 기기로 매우 적합하다.
또한 본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치는, 기존의 전파 통신에 서로 간섭을 주지 않는다. 따라서 전파의 간섭으로 인한 기기의 오작동을 유발할 수 있는 병원, 항공기 내에서 본 발명의 가시광 통신 장치를 이용하여 필요한 데이터를 전달할 수 있다. 또한 가시광인 조명등에는 모두 설치될 수 있어, 조명등이 설치되는 사무실, 실내 외의 생활 공간에도 설치하여 사용될 수 있다. 따라서 본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치는 이들 조명등의 자리를 대체하는 동시에 데이터 통신 기능을 제공함으로써 홈네트워크, 유비쿼터스 통신 서비스를 제공하는 단말 장치로써 사용될 수 있다.
또한 본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치는 전력변환효율을 높임으로써 현재 사회적 이슈가
되는 에너지 절약에 기여할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치의 블록도.
도 2 는 도 1의 제 1 실시예를 나타낸 가시광 통신용 광송신 장치의 블록도.
도 3은 도 1의 제 2 실시예를 나타낸 가시광 통신용 광송신 장치의
블록도.
도 4는 도 1의 제 3 실시예를 나타낸 가시광 통신용 광송신 장치의
블록도
도 5 는 제어부의 구성을 나타낸 블록도.
도 6 는 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치의 전력 제어 방법의
흐름도.
도 7 은 아날로그 방식의 휘도 조절에 따른 전류의 변화를 나타낸 비교도.
도 8 은 펄스폭변조방식(PWM: Pulse Width Modulation)의 휘도를 조절에 따른 전류의 변화를 나타낸 비교도.
도 9 은 도2의 실시예의 상세회로도.
도 10 는 도 8의 상세 회로도의 각 구성부의 전류 파형를 보여주는 개념도.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 그 구성 및 작동을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치의 블록도 이고, 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치의 제 1실시예의 블록도이다. 도 3은 도 1의 제 2 실시예를 나타낸 가시광 통신용 광송신 장치의 블록도이고, 도 4는 도 1의 제 3 실시예를 나타낸 가시광 통신용 광송신 장치의 블록도이다.
도 1은 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치는 전력변환부(101)와, 구동부(103), 부호화부(105), 제어부(104)를 포함한다.
도 2 내지 도 4는, 도1의 다른 실시예로서 사용자의 휘도명령(106)에 의한 조명용 LED램프(108)의 전류를 제어 할 수 있는 검출부(202)를 더 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 전력변환부(101)는 출력캐패시터(109)와 병렬로 연결되고, 이 병렬 연결된 전력변환부(101)와 출력캐패시터(109)는 전류원(111)의 앞 단에 직렬로 연결된다. 구동부(103)와 조명용 LED램프(108)는 병렬로 연결되고, 이 병렬 연결된 구동부(103)와 조명용 LED램프(108)은 전류원(111)의 뒷 단에 직렬로 연결된다.
가시광 통신용 광송신 장치(100)는 사용자의 명령에 따른 조명용 LED램프의 휘도 조절을 위한 검출부(202)를 더 포함하고, 이 검출부(202)는 병렬로 연결된 상기 조명용 LED램프(108) 및 구동부(103)와 직렬로 연결된다.
본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 전력변환부(101)는 AC/DC 컨버터와 DC/DC컨버터로 직렬 구성되거나 또는 DC/DC 컨버터만으로 구성되고, 이 DC/DC컨버터는 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치(100)에 필요한 적절한 전압 또는 전류로 변화시키기 위해 펄스폭변조 또는 펄스주파수변조 하는 벅컨버터(buck converter), 제타컨버터(zeta converter), 척컨버터(cuk converter), 부스트컨버터(boost converter), 플라이백컨버터(flyback converter) 외에 모든 종류의 DC/DC컨버터를 포함한다.
본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 전류원(111)은 인덕터(110)또는 저항으로 구성된다. 여기에서 상기 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 구동부(103)은 스위칭 소자로 구성되고, 이 스위칭 소자는 MOSFET 및 BJT, IGBT, JFET, HEMPT, SCR, THRISTOR 외에 고속 스위칭이 가능한 모든 종류 스위칭 소자를 포함한다. 여기서 고속 스위칭이라 함은 음성신호의 경우 2Mbps, 영상신호의 경우 10Mbps 정도의 높은 스위칭 속도를 의미한다. 상기 검출부(202)는 저항 또는 전류센서로 구성된다.
가시광 통신용 광송신 장치(100)의 조명용 LED램프(108)를 작동시키기 위해서는 직류 전원이 필요하므로 상기 전력변환부(101)는 AC/DC변환을 한 후, 상술한 DC/DC 컨버터가 가시광 통신용 광송신 장치(100)에 필요한 적절한 전압 또는 전류로 변환시키거나, 상술한 DC/DC컨버터가 상기 가시광 통신용 광송신 장치(100)에 필요한 적절한 전압 또는 전류로 변환시킨다.
상기 전류원(111)은 상기 전력변환부(101)로부터 전압 또는 전류를 받아 본 발명의 가시광 통신용 광송신 장치의 조명용 LED램프(108)를 동작시키기 위한 전류를 공급한다. 현재 생산되는 일반적인 조명용 LED램프(108)는 약 10mA~350mA의 전류에서 발광하고, 조명으로 사용하기 위해서는 다수의 LED램프에 전류를 공급해야 하므로, 상기 전류원(111)은 고전압, 고전류 동작이 가능한 것으로 한다.
상기 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 부호화부(105)가 수신하는 데이터(107)은 외부로부터 들어온다.
본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 부호화부(105)는 외부에서 수신한 데이터(107)를 구동부(103)의 스위칭 소자가 온/오프를 하여 조명용 LED램프(108)로 송신할 수 있는 디지털 신호로 코딩한다.
여기에서 구동부(103)의 스위칭 소자의 고속 스위칭 동작은 부호화부(105)에서 코딩 된 신호가 음성신호인 경우에는 2Mbps 정도의 높은 속도로 스위칭 하고, 영상신호인 경우에는 10Mbps 정도의 높은 속도로 스위칭 한다. 상기 구동부(103)의 스위칭 소자는 부호화부(105)에서 코딩 된 신호가 하이(high,'1') 인 경우에는 도통되어 전류원(111)의 전류가 모두 구동부(103)의 스위칭 소자로 흐르게 되고, 이 때에 상기 조명용 LED램프(108)는 오프 상태가 된다. 반대로 상기 부호화부(105)에서 코딩된 신호가 로우(low,'0')인 경우에는 상기 구동부(103)의 스위칭 소자는 개방되어 전류원(111)의 전류가 상기 조명용 LED램프(108)로 모두 흐르게 되어 조명용 LED램프(108)는 온 상태가 된다. 이와 같이, 부호화부(105)에서 코딩 된 신호에 따라 상기 조명용 LED램프가 온/오프를 반복하면서 외부의 광수신 장치와 가시광 통신한다.
상기 가시광 통신용 광송신 장치의 조명용 LED램프(108)가 온/오프를 반복하더라도 이는 사람의 눈에는 인식되지 않을 정도의 빠른 속도이므로 조명용으로 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치(100)를 사용할 수 있다. 사람의 눈은 1초에 100번 이상 깜빡이는 것을인식 하지 못한다.
상기 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 검출부(202)는 본 발명을 일반가정, 사무실 등에서 조명용으로 사용할 때, 사용자가 조명의 밝기를 조절하기 위한 휘도 명령(106)시, 조명용 LED램프(108)의 휘도 조절을 위해 조명용 LED램프(108)에서 송신하는 가시광 신호의 강도를 검출한다. 가시광 신호의 강도는 상기 조명용 LED램프(108)에 흐르는 전류의 크기로 신호의 세기를 인식한다. 예를 들어 전류의 크기가 크면 사람의 눈에는 조명이 밝은 것으로 인식된다. 이 검출된 가시광 신호의 강도는 제어부(104)로 보내진다.
상기 검출부(202)는 Rs저항(203)을 통해서 상기 가시광 신호의 강도와 비례하는 상기 조명용 LED램프(108)에 흐르는 전류의 크기를 전압의 형태로 검출하게 되고 상기 검출부(202)를 통해 검출 된 상기 조명용 LED램프(108)에 흐르는 전류의 크기는 구동부(103)의 동작에 관계없이 제어부(104)에 의해 일정한 값을 갖도록 제어된다.
도 3은 도 1의 제 2 실시예를 나타낸 가시광 통신용 광송신 장치의 블록도이다.
도시된 바와 같이, 도 3은 검출부(202)의 위치가 전력변환부와(101) 출력캐패시터(109)의 전류 도통경로에 위치하는 구조이다. 도 3에 도시된 통신용 광송신 장치는 검출부의 위치가 도 2와 다른 것을 제외하고는 도 2에 관하여 설명한 것과 같은 동작을 하므로 그 상세한 설명을 생략한다.
도 4는 도 1의 제 3 실시예를 나타낸 가시광 통신용 광송신 장치의 블록도이다.
도시된 바와 같이, 도 4는 검출부(202)의 위치가 구동부(103)와 조명용LED램프(108) 사이의 전류 도통 경로에 위치하는 구조이다. 도 4에 도시된 통신용 광송신 장치는 검출부의 위치가 도 2와 다른 것을 제외하고는 도 2에 관하여 설명한 것과 같은 동작을 하므로 그 상세한 설명을 생략한다.
도5는 제어부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치(100)의 제어부(104)는 연산증폭기(402) 및 제어기(401), 변조부(404)로 구성된다. 상기 제어부(104)에 포함되어 있는 연산증폭기(402) 및 변조부(404), 제어기(401)는 사용자의 휘도 명령(106)과 가시광 신호의 강도를 비교하여 상기 전력변화부(101)가 상기 조명용 LED램프(108) 전류를 사용자의 휘도 명령(106)의 값과 같도록 조절한다. 사용자의 휘도 명령(106)에 따른 조명용 LED램프(106)의 휘도를 조절하는 방식에는 아날로그 방식의 휘도조절과 펄스폭변조방식(PWM:Pulse Width Modulation)이 있다. 사용자의 휘도 명령(106)에 따른 휘도 조절 방식은 후술하기로 한다.
도6는 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치의 전력 제어 방법의 흐름도이다.
사용자의 휘도 명령(106)과 상기 검출부(202)에서 검출된 가시광 신호의 강도를 비교하여 전력변환부(101)를 제어하는 방법은 다음과 같다.
먼저 상기 조명용 LED램프(108)에 흐르는 전류를 검출하는 단계를 거친다. 이 검출된 전류의 값은 가시광 신호의 강도라고 본다(510). 다음 단계로 사용자의 휘도 명령을 측정하는 단계를 거친 후(520), 전압의 형태로 검출된 가시광 신호의 강도를 휘도 명령에 따른 지령치 전압과 비교하는 단계를 거친다.
상기 비교 단계를 거친 뒤, 비교된 결과로 상기 전력변화부(101)에 아래와 같은 전력제어를 요청한다.
ⅰ) 상기 단계에서 검출된 가시광 신호의 강도의 전압이 사용자의 휘도 명령(106)에 따른 지령치 전압보다 큰 경우에는 상기 전력변환부(101)의 출력을 낮춰 줄 것을 요청한다(540).
ⅱ) 상기 단계에서 검출된 가시광 신호의 강도의 전압이 사용자의 휘도 명령(106)에 따른 지령치 전압보다 작은 경우에는 상기 전력변환부(101)의 출력을 높여 줄 것을 요청한다(560).
ⅲ) 상기 단계에서 검출된 가시광 신호의 강도의 전압이 사용자의 휘도명령(106)에 따른 지령치 전압에 있을 경우에는 현 상태를 유지한다(580).
아래의 표1은 상술한 전력 제어 방법을 정리한 표이다.
가시광 신호의 강도전압 >
휘도 명령에 따른 지령치 전압		 가시광 신호의 강도전압 <
휘도 명령에 따른 지령치 전압		 가시광 신호의 강도전압 =
휘도 명령에 따른 지령치 전압
전력변환부의 출력
낮춰 줄 것을 요청		 전력변환부의 출력
높여 줄 것을 요청		 전력변환부의 출력
현 상태 유지
도 7은 아날로그 방식의 휘도 조절에 따른 전류의 변화를 나타낸 비교도이다.
도시된 바와 같이, 도 6은 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치를 조명용으로 사용할 시 아날로그 방식의 휘도 조절에 따른 전류의 변화를 나타낸다.
사용자의 휘도 명령에 따라 조명용 LED램프의 도통 전류의 크기가 가변한다. 사용자는 조명용 LED램프 도통 전류의 평균값을 조명등의 휘도로 인식하기 때문에, 도통 전류의 크기가 크면 평균값이 커져 사용자는 조명등의 휘도가 커진 것으로 인식한다. 반면, 도통 전류의 크기가 작으면 평균값이 작아져 사용자는 조명등의 휘도가 작아진 것으로 인식한다.
도8은 펄스폭변조방식(PWM: Pulse Width Modulation)의 휘도를 조절에 따른 전류의 변화를 나타낸 비교도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가시광 통신용 광송신 장치는 사용자의 휘도 명령에 따라 조명용 LED램프의 도통 전류의 도통 구간이 가변하며, 데이터는 도통 구간의 앞 또는 뒷 부분 중 어느 한 곳에 실려 전송되거나 모든 구간에 걸쳐 전송한다. 사용자는 조명용 LED 램프의 도통 전류의 평균값을 조명등의 휘도로 인식하기 때문에 도통 전류의 도통 구간이 크면 평균값이 커져 사용자는 조명등의 휘도가 커진 것으로 인식한다. 반면, 도통 전류의 도통구간이 작으면 평균값이 작아져 사용자는 조명등의 휘도가 작아진 것으로 인식한다
도 9는 도 2의 실시예의 상세 회로도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 전력변환부(101)는 LLC 공진형 컨버터로 구성될 수있고, 조명용 LED램프(108)의 송신 가시광 신호의 강도는 검출부(202)의 Rs 저항 (203)을 통해 전압의 형태로 검출되며, 휘도 명령(106)과 비교해 LLC공진형 컨버터를 제어하기 위한 펄스주파수변조 동작을 하게 된다. 본 발명은 이 외에도 응용분야에 따른 다양한 전력변환부 및 제어단 회로의 구성이 가능하다.
도 10은 도 9의 상세 회로도의 각 구성부의 전류 파형를 보여주는 개념도이다.
도 10에 도시한 바와 같이 상기 전력변환부(101)의 출력캐패시터(109) 전류의 평균값은 '0'이므로 전류원(111)의 전류 값과 LLC 공진형 컨버터의 2차측 전류 isec의 평균값은 동일하다. 또한, 구동부(103)의 동작에 따라 조명용 LED램프(108)에 작동전류를 공급한다. 특히, 상기 전력변환부(101)를 제어하는 제어기(104)의 대역폭은 상기 구동부(103)의 동작 주파수에 비해 작으므로 상기 구동부(103)의 동작과 무관하게 상기 전류원(111) 또는 상기 조명용 LED(108)램프의 전류의 평균값을 일정하게 제어한다.
101: 전력변환부 110: 인덕터
103: 구동부 203: Rs저항
104: 제어부 401: 제어기
105: 부호화부 402: 오피엠프
108: 조명용 LED램프
404: 변조부
111: 전류원 405: 변조명령
202: 검출부

Claims (8)

  1. 가시광선을 방출하는 복수의 조명용 LED램프를 광원으로 이용하여 외부의 광수신장치와 가시광통신 하는 광송신 장치에 있어서,
    상기 조명용 LED램프에 직류전원을 공급하는 전력변환부와,
    스위칭 구동방식으로 구동되고 상기 조명용 LED램프에 작동전류를 공급하는 구동부와,
    외부 네트워크와 연결되어 데이터를 수신 및 코딩하여 상기 구동부로 공급하는 부호화,
    상기 전력변환부 및 구동부, 부호화부의 동작을 제어하는 제어부,
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가시광 통신용 광송신 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 광송신 장치는
    상기 조명용 LED램프에서 송신하는 가시광 신호의 강도를 측정하는 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신용 광송신 장치.
  3. 제 1항에 또는 제 2항에 있어서, 상기 전력변환부는
    펄스폭변조 또는 펄스주파수변조를 통해 원하는 출력전압 또는 출력전류를 획득할 수 있는 AC/DC컨버터와 직렬 연결된 DC/DC컨버터 또는 DC/DC컨버터만으로 된 컨버터 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신용 광송신 장치.

  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 구동부는
    스위칭 소자를 포함하고,
    상기 스위칭 소자는 상기 조명용 LED램프와 병렬연결되고,
    상기 병렬연결 된 스위칭 소자와 조명용 LED램프가 전류원과 직렬연결 된 구조인 것을 특징으로 하는 가시광 통신용 광송신 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 구동부는
    상기 부호화부에서 코딩 된 신호에 따라 온/오프 되어 스위칭 영역에서 고속 동작하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신용 광송신 장치.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 검출부는
    상기 조명용 LED램프에서 송신하는 가시광 신호의 강도를 전압의 형태로 검출하고,
    병렬로 연결된 상기 조명용 LED램프 및 상기 스위칭 소자와 직렬로 연결 또는
    상기 전력변환부와 상기 출력캐패시터의 전류 도통 경로 또는 상기 구동부와 상기 조명용 LED램프 사이의 전류 도통 경로 중 어느 한 곳에 위치하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신용 광송신 장치.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 제어부로 입력되는 사용자의 명령에 따른 휘도조절은 아날로그 방식 또는 펄스폭변조방식 인 것을 특징으로 하는 가시광 통신용 광송신 장치.
  8. 제 4항에 있어서, 상기 전류원은 인덕터 또는 저항 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가시광 통신용 광송신 장치.


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