KR20170135394A - 근거리 무선 통신 방식을 이용한 led 디스플레이 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 디스플레이 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 LED 디스플레이 시스템은 다수의 LED 모듈과, 각 LED 모듈마다 구비되어 LED 모듈 간에 근거리 무선 통신 방식으로 통신 하도록 하기 위한 근거리 무선 통신부를 포함하며, 상기 다수의 LED 모듈을 통해 문자, 기호 그래픽 및 비디오 영상 화면을 표출하는 표출 장치, 상기 표출 장치에 영상 신호가 표출되도록 전반적인 제어를 하는 제어 장치 및 상기 표출 장치를 운영할 수 있는 인터페이스를 제공하며, 운영자로부터 입력된 제어 신호를 상기 제어 장치에 전달하는 운영 장치를 포함한다.
본 발명에 의하면, 케이블 체결 방식이 아닌 근거리 무선 통신 방식을 이용하여 LED 모듈을 무선으로 연결함으로써, 케이블로 인한 불량이나 접촉불량으로 인한 잠재적 고장 요인을 제거하고, 용이하게 LED 표출 장치의 크기를 확장시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

근거리 무선 통신 방식을 이용한 LED 디스플레이 시스템 {Display system of light emitting diode using near field communication}
본 발명은 LED 디스플레이 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 근거리 무선 통신 방식을 이용한 능동형 LED 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전광판 또는 전광게시판은 각종 정보를 가시적인 정지영상 또는 동영상 상태로 표시하기 위한 시스템이다. 이러한 전광판은 광고상업용, 경기장용, 멀티비전용, 교통신호용, 정보 및 메시지 전달용으로 널리 사용되고 있고, 적용되는 용도나 대상 또는 위치에 따라 그 크기 및 적용 시스템이 각각 달라질 수 있다.
광고상업용은 실내 또는 실외에 사용되거나 컬러 또는 듀얼 컬러용이 주로 사용되고, 경기장용은 메인 스타디움이나 경마장, 축구장, 야구장 또는 수영장 등에 적용되며, 멀티비전용은 회의장, 소극장, 경마중계 또는 차량탑재용 등에 사용되며, 교통신호용은 승강장, 개찰구, 대합실 및 통로 등을 갖는 철도용이나 시내도로, 고속도로 또는 유도램프 등이 포함된 도로용에 사용된다.
또한, 정보 및 메시지 전달용은 주가 시세판이나 주식상황판 등의 증권시장용, 도착이나 출발을 알리는 공항용, 환경오염상태를 나타내는 환경정보용에 사용된다.
이러한 전광판의 디스플레이용으로 사용되는 수단이나 소자로 초기에는 전구가 널리 사용되었고, 그 후에 전구의 사용전력량을 감안하여 형광등을 주로 사용하였다.
그러나 전구나 형광등과 같은 수단의 경우에는 그 크기를 줄이는데 한계가 있고 영상을 표시하기에 부적합하여, 근래에는 CRT(음극선관)나 FDT 등이 사용되었으나, CRT나 FDT의 대형화에 대한 한계로 최근에는 대부분이 LED로 소자가 변경 및 전환되어 사용되고 있다.
LED(Light Emitting Diode)는 빛을 발하는 반도체 소자인 발광 다이오드를 의미하며, 적색, 녹색, 청색, 황색 등의 다양한 색상으로 각종 전자제품 류와 계기판 등의 전자 표시판 등에 널리 사용되고 있다.
이 중 LED 전광판은 다수의 LED를 매트릭스 형태로 배열하고, 매트릭스 형태로 배열된 다수의 LED가 이미지를 표시하기 위한 픽셀을 형성함으로써, 영상의 표시가 가능하게 된다. 이러한 LED 전광판은 광고나 각종 정보의 전달을 위해 건물 외부나 내부에 다양한 형태로 설치되어 사용되고 있다.
최근에는 도시의 디자인에 대한 관심이 높아짐에 따라 건물 외벽에 다수의 LED를 배치하여 디스플레이 하는 미디어 파사드가 주목받고 있다.
도 1은 LED를 이용한 미디어 파사드의 일 예이다.
미디어 파사드(media facade)라 함은, 조명 수단이나 디스플레이 장치 등과 같은 영상 장치인 미디어를 이용하여 건물 등의 외관을 장식하거나 디스플레이 수단으로 활용하는 것을 의미한다. 이러한 미디어 파사드는 건물의 외벽에 LED 조명등과 같은 발광 수단을 부착하고, 이들을 제어하여 특정한 색상의 변화나 점멸 주기 등을 조절함으로써 건물의 미관을 좋게 하는데 활용되고 있다.
이처럼 최근 LED 영상 표시 장치는 특정 건물의 외벽에 설치되기 때문에, 원거리 시인성을 고려하여 대형화되는 추세이다. 그런데, 컨트롤러가 구동하는 LED 모듈의 숫자가 제한적이고, 복잡한 케이블로 연결되어 있으므로, 대형화하는데 한계가 있고, 잠재적인 고장 요인을 내포하고 있다는 문제점이 있다.
도 2는 LED 모듈과, 그 내부의 케이블 체결 모습을 보여주는 도면이다.
도 2에서 보는 바와 같이, LED 모듈(b)의 내부는 복잡한 케이블로 체결되어 있는 상태(a)임을 확인할 수 있다.
이러한 LED 영상 표시 장치를 대형화하기 위해서는 현장 설치 환경 및 디자인에 따라 LED 모듈을 분리하여 설치할 필요성이 있다. 그러나, 이러한 경우, 각각의 LED 모듈이 분리된 상태에서도 연결된 하나의 영상을 구현하기 위하여, LED 모듈 간의 동기화가 필요하다.
대한민국 공개특허 10-2015-0121864
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 용이하게 크기를 확장할 수 있도록, 근거리 무선 통신 방식을 이용하여 LED 모듈을 무선으로 연결할 수 있는 LED 디스플레이 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 여러 개로 분할된 LED 모듈을 동기화하여 연결된 영상을 표출할 수 있도록 하는 LED 디스플레이 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 외부의 조도를 감지하여, 이에 따라 밝기 조정이 가능한 LED 디스플레이 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LED 디스플레이 시스템은 다수의 LED 모듈과, 각 LED 모듈마다 구비되어 LED 모듈 간에 근거리 무선 통신 방식으로 통신 하도록 하기 위한 근거리 무선 통신부를 포함하며, 상기 다수의 LED 모듈을 통해 문자, 기호 그래픽 및 비디오 영상 화면을 표출하는 표출 장치, 상기 표출 장치에 영상 신호가 표출되도록 전반적인 제어를 하는 제어 장치 및 상기 표출 장치를 운영할 수 있는 인터페이스를 제공하며, 운영자로부터 입력된 제어 신호를 상기 제어 장치에 전달하는 운영 장치를 포함한다.
상기 제어 장치는, 상기 표출 장치와의 근거리 무선 통신을 위한 근거리 무선 통신부, 상기 표출 장치에 표출되는 영상 데이터가 저장되어 있는 메모리, 외부의 조도를 감지하기 위한 조도 센서 및 상기 표출 장치를 전반적으로 제어하며, 상기 조도 센서에서 감지된 조도에 따라 상기 LED 모듈의 밝기를 조절하는 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제어부는 상기 조도 센서에서 감지된 조도에 따라 주간과 야간을 구분하고, 주간과 야간에 따라 상기 LED 모듈의 밝기를 달리 조절할 수 있다.
상기 제어 장치는 상기 LED 모듈에 인가되는 전원 신호를 디지털 신호로 변환하여 동기화에 필요한 클럭(clock)을 생성하기 위한 클럭 변환부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 메모리에 저장되어 있는 영상 데이터가, 상기 클럭을 기준으로 동기화되어 상기 표출 장치에 표출되도록 할 수 있다.
상기 전원 신호는 AC 220V의 60Hz인 신호일 수 있다.
상기 LED 모듈은 풀(full) 컬러(color) LED로 이루어질 수 있다.
상기 표출 장치에서 다수의 LED 모듈은 근거리 무선 통신부를 통해 메쉬(Mesh) 네트워크 구조로 연결될 수 있다.
상기 표출 장치는 건물 외벽에 설치되는 미디어 파사드(media facade)로 구현될 수 있다.
본 발명에 의하면, 케이블 체결 방식이 아닌 근거리 무선 통신 방식을 이용하여 LED 모듈을 무선으로 연결함으로써, 케이블로 인한 불량이나 접촉불량으로 인한 잠재적 고장 요인을 제거하고, 용이하게 LED 표출 장치의 크기를 확장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 분할된 다수의 LED 모듈을 동기화하여 연결된 영상을 표출함으로써, 고품질의 영상을 디스플레이할 수 있고, 고성능을 보증할 수 있어서 사용자의 만족도를 향상시킨다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 외부 조도에 따라 LED 모듈의 밝기를 적절하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 LED를 이용한 미디어 파사드의 일 예이다.
도 2는 LED 모듈과, 그 내부의 케이블 체결 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 시스템을 보여주는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 모듈의 무선 연결 형태를 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 장치의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 클럭 발생 회로와 그 파형을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 클럭 변환부에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환 시에 각 파형도를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 시스템을 보여주는 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 시스템은 운영 장치(100), 제어 장치(200), 표출 장치(300)를 포함한다.
운영 장치(100)는 표출 장치(300)를 운영할 수 있는 인터페이스를 제공하며, 운영자로부터 입력된 제어 신호를 제어 장치(200)에 전달한다.
제어 장치(200)는 표출 장치(300)에 영상 신호가 표출되도록, 화면 조정, 색상 조절, 입력 신호 선택, 표출 화면 크기 조정 등 전반적인 제어를 수행한다.
표출 장치(300)는 다수의 LED 모듈과, 각 LED 모듈마다 구비되어 LED 모듈 간에 근거리 무선 통신 방식으로 통신 하도록 하기 위한 근거리 무선 통신부를 포함하며, 다수의 LED 모듈을 통해 문자, 기호 그래픽 및 비디오 영상 화면을 표출한다.
본 발명의 일 실시예에서 표출 장치는 건물 외벽에 설치되는 미디어 파사드(media facade), 대형 전광판으로 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 모듈의 무선 연결 형태를 도시한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 표출 장치(300)는 다수의 LED 모듈(310)과, 각 LED 모듈마다 구비되어 있는 근거리 무선 통신부(320)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에서 LED 모듈(310)은 풀(full) 컬러(color) LED 소자(RED, PURE GREEN, BLUE)로 구성될 수 있다.
도 4에서, 다수의 LED 모듈(310)은 근거리 무선 통신부(320)를 통해 메쉬(Mesh) 네트워크 구조로 연결되어 있는 형태를 예시하고 있다.
본 발명의 일 실시예에서 근거리 무선 통신부(320)는 지그비(Zigbee) 방식으로 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 장치의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제어 장치(200)는 근거리 무선 통신부(210), 메모리(220), 조도 센서(230), 클럭 변환부(240), 제어부(250)를 포함하여 이루어진다.
근거리 무선 통신부(210)는 표출 장치(300)와의 근거리 무선 통신을 위해 사용된다. 본 발명의 일 실시예에서 근거리 무선 통신부(210)는 지그비(Zigbee) 방식으로 구현될 수 있다.
메모리(220)에는 표출 장치(300)에 표출되는 영상 데이터가 저장되어 있다. 본 발명의 일 실시예에서 메모리(220)는 플래시 메모리(Flash memory)로 구현될 수 있다.
조도 센서(230)는 외부의 조도를 감지하는 역할을 한다.
클럭 변환부(240)는 LED 모듈(310)에 인가되는 전원 신호를 디지털 신호로 변환하여 동기화에 필요한 클럭(clock)을 생성하는 역할을 한다.
제어부(250)는 표출 장치(300)를 전반적으로 제어하며, 조도 센서(230)에서 감지된 조도에 따라 LED 모듈(310)의 밝기를 조절한다. 예를 들어, 국내 법규에 따른 주야간 휘도 제어 규정에 맞게 LED 모듈(310)의 밝기를 조정할 수 있다.
본 발명에서 제어부(250)는 조도 센서(230)에서 감지된 조도에 따라 주간과 야간을 구분하고, 주간과 야간에 따라 LED 모듈(310)의 밝기를 달리 조절할 수 있다.
본 발명에서 제어부(250)는 메모리(220)에 저장되어 있는 영상 데이터가, 클럭 변환부(240)에서 생성된 클럭을 기준으로 동기화되어 표출 장치(300)에 표출되도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 클럭 발생 회로와 그 파형을 도시한 도면이다.
도 6에서, 전원 신호는 AC 220V의 60Hz인 신호이다.
도 6 (a)에서 포토 커플러(photo-coupler)를 사용하여 구성한 클럭 발생 회로가 도시되어 있다.
도 6 (a)에서 포토 커플러에서 AC 220V의 교류 신호를 인가하면, 발광다이오드의 점등에 의해 트랜지스터 측의 출력 신호에 (b)와 같은 출력 파형이 나타난다.
즉, 정현파의 전압이 일정 레벨 이상이 되면, 트랜지스터가 온(On)되어 출력이 로우(Low) 상태가 되고, 전압이 0V 레벨에 가까워지면 발광 다이오드가 소등되고, 출력이 하이(High) 상태가 되어, 한 개의 클럭 신호가 발생되고, 이 클럭 신호가 동기 신호가 된다.
이처럼 본 발명에서는 LED 모듈(310)에 인가되는 AC 220V, 60Hz 전압의 주파수를 디지털 신호로 변환하여, 클럭을 생성하고, 이를 각 LED 모듈에 동기화함으로써, 표출 장치(300)에 영상 표출 시, 영상 프레임을 동시에 표출시킬 수 있다. 즉, 기존 방식에서는 기준이 되는 동기 신호가 없기 때문에 LED 모듈 간 프레임이 어긋나게 표출될 수 있으나, 본 발명에서는 LED 모듈을 동기화하여, 동시에 연결된 영상을 표출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 클럭 변환부에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환 시에 각 파형도를 도시한 도면이다.
도 7은 LED 모듈에 인가되는 아날로그 신호인 AC220V, 60Hz 전압의 주파수를 디지털 신호로 변환하여, 클럭을 생성하고, 이때의 아날로그 신호 파형도(a)와, 디지털 신호 파형도(b)를 도시한 것이다.
이처럼 본 발명에서는 클럭 변환부(240)에서 생성된 클럭으로 각 LED 모듈(310)을 동기화함으로써, 영상 표출 시 각각의 영상 프레임을 동시에 표출시킬 수 있다. 즉, 기존 LED 디스플레이 장치의 한계를 극복하여, 본 발명에서는 연결된 영상 표출이 가능하고, 기존 방식의 경우 기준이 되는 동기신호가 없어 LED 모듈 간 프레임이 어긋나게 표출될 수 있으나, 본 발명에서는 각 LED 모듈을 동기화하여 LED 모듈 간 프레임이 어긋나는 현상을 방지할 수 있다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
100 운영 장치 200 제어 장치
300 표출 장치 210 근거리 무선 통신부
220 메모리 230 조도 센서
240 클럭 변환부 250 제어부
310 LED 모듈 320 근거리 무선 통신부

Claims (8)

  1. 다수의 LED 모듈과, 각 LED 모듈마다 구비되어 LED 모듈 간에 근거리 무선 통신 방식으로 통신 하도록 하기 위한 근거리 무선 통신부를 포함하며, 상기 다수의 LED 모듈을 통해 문자, 기호 그래픽 및 비디오 영상 화면을 표출하는 표출 장치;
    상기 표출 장치에 영상 신호가 표출되도록 전반적인 제어를 하는 제어 장치; 및
    상기 표출 장치를 운영할 수 있는 인터페이스를 제공하며, 운영자로부터 입력된 제어 신호를 상기 제어 장치에 전달하는 운영 장치를 포함하는 LED 디스플레이 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 표출 장치와의 근거리 무선 통신을 위한 근거리 무선 통신부;
    상기 표출 장치에 표출되는 영상 데이터가 저장되어 있는 메모리;
    외부의 조도를 감지하기 위한 조도 센서; 및
    상기 표출 장치를 전반적으로 제어하며, 상기 조도 센서에서 감지된 조도에 따라 상기 LED 모듈의 밝기를 조절하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는 상기 조도 센서에서 감지된 조도에 따라 주간과 야간을 구분하고, 주간과 야간에 따라 상기 LED 모듈의 밝기를 달리 조절하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 LED 모듈에 인가되는 전원 신호를 디지털 신호로 변환하여 동기화에 필요한 클럭(clock)을 생성하기 위한 클럭 변환부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 메모리에 저장되어 있는 영상 데이터가, 상기 클럭을 기준으로 동기화되어 상기 표출 장치에 표출되도록 하는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전원 신호는 AC 220V의 60Hz인 신호인 것임을 특징으로 하는 LED 디스플레이 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED 모듈은 풀(full) 컬러(color) LED로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 LED 디스플레이 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 표출 장치에서 다수의 LED 모듈은 근거리 무선 통신부를 통해 메쉬(Mesh) 네트워크 구조로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 디스플레이 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 표출 장치는 건물 외벽에 설치되는 미디어 파사드(media facade)로 구현되는 것임을 특징으로 하는 LED 디스플레이 시스템.
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