KR100994379B1 - 동기식 및 비동기식 제어가 가능한 직렬 연결된 엘이디 조명장치의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동기식 및 비동기식 제어가 가능한 직렬 연결된 엘이디 조명장치의 제어방법에 관한 것으로, LED 조명장치 제어방법에 있어서; 제어기로부터 전송된 제어신호 및 동기신호를 LED 구동부로 입력되는 동작 모드 선택신호에 따라 동기식인 경우에는 제어신호와 동기신호를 모두 선택하고, 비동기식인 경우에는 제어신호만을 선택하여 통신 규약에 따른 통신 데이터를 LED 발광 신호로 출력하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 출력된 LED 발광 신호인 통신 데이터중 데이터 종류가 확인자를 부여하라는 명령어가 포함된 경우라면 이후부터 입력받은 데이터에 1을 더하여 출력하여 연결된 모든 LED 조명장치들이 순서에 따라 확인자를 부여받도록 하고, 마지막 LED 조명장치의 출력 포트를 제어기인 입력 포트에 연결하여 증가된 값에 의해 총 몇 개의 LED 조명장치가 연결되었는지를 확인하는 제2단계와; 상기 제2단계에서, 특정 번째 연결된 LED 조명장치가 발광되도록 통신 규약에 따른 명령어가 포함되어 있다면 해당 번째 LED 조명장치는 규약에 따라 자신의 출력 포트를 통해 명령에 해당되는 정보를 출력하여 LED를 발광하도록 하는 제3단계를 포함하여 구성된다.

LED, 동기식, 비동기식, 조명, 직렬, 확인자

Description

동기식 및 비동기식 제어가 가능한 직렬 연결된 엘이디 조명장치의 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING THE SYNCHRONOUS AND THE ASYNCHRONOUS CONTROLLABLE SERIAL CHAINED LED LIGHTING DEVICE}

본 발명은 동기식 및 비동기식 제어가 가능한 직렬 연결된 엘이디 조명장치의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 확인자가 부여되지 않은 직렬 연결된 엘이디 조명장치에서 동기 신호 또는 비동기 신호를 사용하여 자동으로 확인자를 부여하면서 통신 가능하게 하여 색상을 자유롭게 제어할 수 있도록 한 동기식 및 비동기식 제어가 가능한 직렬 연결된 엘이디 조명장치의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, LED(Light Emmitted Diode)는 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 반도체 발광소자인 발광 다이오드를 말하는 것으로, 소형이고 수명이 길며 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환하기 때문에 전력이 적게 들고 효율이 좋으며 또한 고속응답이라 자동차 계기류의 표시소자, 광통신용 광원 등 각종 전자기기의 표시용 램프, 숫자표시 장치나 계산기의 카드 판독기 등에 쓰인다.

이러한 LED 조명장치는 도 1 내지 도 3의 예시와 같이, 복수개의 LED(1a,1b,1c,1d)가 조합 구성된 LED발광부(1)와, 상기 LED(1a,1b,1c,1d)가 빛을 내도록 LED 구동신호를 생성하는 LED 구동부(2,3)로 이루어진다.

이때, LED 조명장치의 색상을 아주 세밀하면서도 점진적으로 변화시키는 등 다양한 연출을 만들어 내기 위해 제어기(4)를 사용하게 되는데, 예컨대 도 4의 예시와 같이, 직렬 연결된 다수의 LED 조명장치들을 제어하기 위해 제어기(4)가 제어신호를 송출하면 이 제어신호를 송신받은 LED 조명장치들은 다음 단에 연결된 LED 조명장치에 송신받은 제어신호를 재전송하는 형태로 제어된다.

여기에서, 상기 제어신호의 전송은 동기식 또는 비동기식으로 이루어지게 되는데, 동기식인 경우에는 도 2에서와 같이, 제어기(4)와 각 LED 조명장치 간에 통신속도를 정의해야 하고, 통신속도에 오차가 발생하지 않도록 동기를 맞춤으로써 고속 송수신이 가능하지만 제어신호를 송신하기 위해 제어기(4)와 LED 구동부(2)를 연결하는 신호선(2a)과 함께 동기신호를 전송하기 위한 신호선(2b)도 갖추어야 한다.

반면에, 비동기식인 경우에는 도 3에서와 같이, 제어기(4)와 각 LED 조명장치들 간에 통신속도를 정의할 필요가 없어 제어신호를 송신하기 위해 제어기(4)와 LED 구동부(3)를 연결하는 신호선(3a)만 필요하지만 고속 전송은 불가능하다.

따라서, 종래 직렬 연결된 LED 조명장치에서 LED 조명장치들은 동기식 단독 혹은 비동기식 단독 형태로 제어신호가 전송되는 구조를 가졌기 때문에 제어신호의 전송방식이 바뀌게 되면 새로운 전송방식을 지원하는 LED 조명장치를 다시 개발해야 하는 단점이 있다.

한편, 제어기(4)에서 특정 LED 조명장치에 데이터를 전송하기 위해서는 먼저 각 장치들에 대한 확인자가 부여되어 있어야 하는데, 이는 확인자가 부여되어 있지 않을 경우 중복된 데이터를 전송해야 하므로 대역의 낭비가 발생된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 동기식 또는 비동기식 제어방식을 함께 구현할 수 있도록 하여 제어신호의 전송방식에 관계없이 LED 조명장치를 사용할 수 있음은 물론 직렬 연결된 다수의 LED 조명장치들에 대한 확인자를 사전에 부여하지 않은 상태에서도 동기식 또는 비동기식 데이터 통신을 가능하게 한 동기식 및 비동기식 제어가 가능한 직렬 연결된 엘이디 조명장치의 제어방법을 제공함에 그 주된 해결 과제가 있다.

본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 다양한 색상을 낼 수 있는 다수의 LED들이 직렬 연결되어 하나의 조명장치를 구성하고, 제어기로부터 전송된 신호를 LED 구동부의 선택에 따라 색상을 내는 LED 조명장치 제어방법에 있어서; 제어기로부터 전송된 제어신호 및 동기신호를 LED 구동부로 입력되는 동작 모드 선택신호에 따라 동기식인 경우에는 제어신호와 동기신호를 모두 선택하고, 비동기식인 경우에는 제어신호만을 선택하여 통신 규약에 따른 통신 데이터를 LED 발광 신호로 출력하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 출력된 LED 발광 신호인 통신 데이터중 데이터 종류가 확인자를 부여하라는 명령어가 포함된 경우라면 이후부터 입력받은 데이터에 1을 더하여 출력하여 연결된 모든 LED 조명장치들이 순서에 따라 확인자를 부여받도록 하고, 마지막 LED 조명장치의 출력 포트를 제어기인 입력 포트에 연결하여 증가된 값에 의해 총 몇 개의 LED 조명장치가 연결되었는지를 확인하는 제2단계와; 상기 제2단계에서, 특정 번째 연결된 LED 조명장치가 발광되도록 통신 규약에 따른 명령어가 포함되어 있다면 해당 번째 LED 조명장치는 규약에 따라 자신의 출력 포트를 통해 명령에 해당되는 정보를 출력하여 LED를 발광하도록 하는 제3단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 제어가 가능한 직렬 연결된 엘이디 조명장치의 제어방법을 제공한다.

이때, 상기 제어신호는 단일 신호 또는 다중 신호인 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 제어신호는 구획문자를 포함하는 헤더와; 데이터의 길이, 데이터의 종류, 실제 데이터들을 포함하는 메세지로 구성되는 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 메세지는 11비트로 구성되며, 11비트중 첫번째 비트와 마지막 비트는 시작 비트와 종료 비트이고, 두번째 비트에서 아홉번째 비트는 전송하고자 하는 실제 정보이며, 열번째 비트는 홀수 또는 짝수로 구성되는 패리티 비트인 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 직렬 연결된 LED 조명장치에서 제어신호 및 동기신호 또는 제어신호의 전송방식에 관계없이 LED 조명장치를 사용할 수 있고, 이로 인해 LED 조명장치의 제어기 교체만으로도 동기식 전송방식과 비동기식 전송방식 간의 전환을 쉽게 할 수 있으며, 나아가 사전에 확인자를 정하지 않더라도 추후에 자동으로 확인자를 생성하여 주기 때문에 LED 조명장치에 연결된 특정 장치들의 제어가 용이하고, 확인자가 부여되지 않은 기존 직렬 연결 LED 조명장치에 비해 통신 대역 의 효율성이 증대되는 효과를 얻을 수 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따라 동기식 신호 및 비동기식 신호를 모두 처리할 수 있는 LED 구동부를 보여 주는 회로도이고, 도 6은 본 발명을 설명하기 위한 직렬 연결된 LED 조명장치의 예시도이며, 도 7은 본 발명을 설명하기 위한 제어기와 각 LED 조명장치들의 입력과 출력 포트에서 데이터 흐름을 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명을 설명하기 위한 통신 규약을 보인 도면이며, 도 9는 본 발명을 설명하기 위해 구획 문자를 제외한 모든 정보에 대한 규약을 보인 도면이고, 도 10은 본 발명을 설명하기 위한 각 LED 조명장치들에 자동으로 확인자를 부여 하는 방법을 보인 도면이며, 도 11은 본 발명을 설명하기 위한 제어 흐름을 보인 예시도이다.

도 5에 예시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 조명장치의 전송 모드, 즉 동기식 모드 또는 비동기식 모드는 신호선(6e)에 의해 결정된다.

상기 신호선(6e)은 동작 모드 선택신호를 제공하는 것으로, 스위치 등과 같은 방법을 통해 LED 조명장치 내에서 생성할 수도 있고, 혹은 제어기로부터 전송될 수도 있다.

예컨대, 동기식 전송 모드일 경우에는 제어신호(6a), 동기신호(6b)를 바로 앞 단의 장치인 제어기 또는 LED 조명장치로부터 전송받고, 다음 단의 LED 조명장치로 제어신호(6c)와 동기신호(6b)를 전송하는 형태로 제어될 수 있다.

반면에, 비동기식 전송 모드일 경우에는 바로 앞 단의 장치인 제어기 또는 LED 조명장치로부터 제어신호(6a)를 전송받고, 다음 단의 LED 조명장치로 제어신호(6c)를 전송하는 형태로 제어될 수 있다.

이때, 비동기식인 경우 동기신호(6b)는 사용하지 않는 신호이기 때문에 바로 앞 단의 제어기 또는 LED 조명장치로부터 전송을 받거나 LED 조명장치 내에서 고정된 값을 갖도록 그라운드(Ground)에 연결하는 형태를 가짐이 바람직하다.

보다 구체적으로, 도 6에서와 같이, 제어기(10)와 각 LED 조명장치(20A,20B,20C)들은 도시된 예와 같은 형태로 직렬 연결된다.

이와 같은 상태에서, 동기식의 경우 신호는 제어신호(데이터 신호)와 동기 신호로 구성되며, 상기 데이터 신호는 단일 신호 혹은 다중 신호일 수 있다.

이 경우, 데이터 신호와 동기 신호를 생성하는 제어기(10)와 각 LED 조명장치(20A,20B,20C)들의 출력(out0,out1)은 각각 다음 단에 위치한 LED 조명장치(20A,20B,20C)의 입력(in0,in1)에 연결된다.

그리고, 상기 출력(out0,out1)은 버퍼 게이트 정도의 작은 지연을 갖고 다음 장치의 입력(in0,in1)으로 전달된다.

반면에, 비동기식의 경우에는 제어신호, 즉 데이터 신호만으로 구성되며, 입력(in0)와 출력(out0)이 제거된 상태로 입력(in1)과 출력(out1)으로 구성된다.

그리하여, 동기식 혹은 비동기식에 따라 앞서 설명한 도 6과 같은 구조의 LED 구동부로터 선택된 신호, 즉 제어신호(데이터 신호)와 동기신호 혹은 데이터 신호가 선택적으로 전송되어 LED 조명장치를 제어하여 LED를 발광시키게 된다.

이러한 과정에서 데이터 통신의 구체적인 내용은 도 7과 같은 형태를 가진다.

예컨대, 도 7은 제어기(10)와 각 LED 조명장치(20A,20B,20C)들의 입력(in1)과 출력(out1) 포트에서의 데이터 흐름을 보여준다.

일반적인 데이터 통신 때, 각 LED 조명장치(20A,20B,20C)들은 입력(in1) 포트로 들어오는 데이터를 바로 출력 포트(out1)로 내보내게 되며, 내부 구조는 OR 또는 AND와 같은 간단한 회로들을 이용할 수 있다.

아울러, 도 7에서 가로선은 시간축이며, 오른쪽으로 시간이 경과 할 때 2 개의 통신 데이터(30A,30B)(도 7에서는 'Frame1,2'로 표시)가 특정 LED 조명장치에 정보를 전달하기 위한 명령을 수행하게 된다.

이때, 각 통신 데이터(30A,30B)는 헤더(header)와 메세지(message)로 구성되며, 출력 포트와 입력 포트 사이에는 네트워크 상태에 따른 지연(Network delay)이 존재하고, LED 조명장치의 입력 포트로부터 출력 포트까지는 통신 규약에 따른 지연(장치1 delay, 장치2 delay)이 존재한다.

또한, 일반적인 데이터 전송의 경우에는 지연이 거의 없으나, 상태값을 도 6에 예시된 LED 구동부를 통해 전송받을 때나 혹은 확인자를 부여할 때에는 1개의 데이터 길이만큼 지연이 발생하게 되며, 이하 반복적으로 각 포트를 지날 때마다 유사한 지연이 따른다.

그리고, 상기 통신 데이터(30A,30B)는 보다 구체적으로, 도 8에서와 같은 통신 규약을 따른다.

즉, 상기 통신 데이터(30A,30B)은 도 8과 같은 통신 규약에 따라 통신 데이터(frame)(30)는 앞서 설명하였듯이 헤더(header)와 메세지(message)로 구성된다.

이때, 상기 헤더는 구획문자(break)(40)를 포함하며; 메세지는 데이터의 길이(length)(50A), 데이터의 종류(identifier)(50B), 그리고 실제 데이터들(data1,...dataN)(50C,...50N)을 포함한다.

여기에서, 구획문자(40)는 하나의 데이터 묶음(이 경우 데이터 묶음은 데이터 길이, 데이터 종류, 실제 데이터들로 구성됨)을 전송하기 위해 항상 앞에 오며 새로운 통신 규약이 시작됨을 알리는 신호로서 주어진 길이만큼의 연속된 0으로 정의되고, 0의 길이에 따라 허용 오차가 결정되며, 아이들(IDLE) 상태는 연속된 1로 정의된다.

그리고, 데이터의 길이(50A)는 뒤따르는 데이터의 길이에 대한 정보를 가지며, 데이터의 종류(50B)는 뒤따르는 데이터의 종류에 대한 정보를 갖는데 이 데이터의 종류가 어떠한 일을 할 것인지에 대한 명령어를 의미한다.

도 9는 구획 문자(40)를 제외한 모든 정보(50)에 대한 규약을 설명한다.

모든 정보(50)는 11비트로 구성되어 있으며, 첫 번째와 마지막 비트는 각각 시작 비트(start bit)와 종료 비트(stop bit)이다.

이때, 시작 비트와 종료 비트는 각각 0과 1 값을 갖는다.

그리고, 2번째 비트(bit 0)부터 9번째 비트(bit 7)는 전송하고자 하는 실제 정보이고, 10번째 비트(parity)는 패리티 비트로써 홀수 또는 짝수 모두 가능하며, 이 패리티 비트를 이용하여 전송 받은 정보의 오류 여부를 판별한다.

도 10은 각 LED 조명장치(20A,20B,20C)들에 자동으로 확인자를 부여하는 방법을 설명한다.

각 LED 조명장치(20A,20B,20C)들은 데이터 묶음을 전송받으면서 항상 데이터 종류(50B)를 확인한다.

만약, 데이터 종류(50B)가 확인자를 부여하라는 명령어라면 이후부터 입력받은 데이터에 1을 더하여 출력함으로써 연결된 LED 조명장치들은 순서에 따라 확인자를 부여받게 된다.

그리고, 마지막 LED 조명장치(20C)의 출력 포트가 제어기(10)의 입력 포트(in1)에 연결된다면 증가된 값을 이용하여 총 몇 개의 LED 조명장치가 연결되어 있는지 확인할 수 있다.

예컨대, 도 11에서와 같이, M번째 LED 조명장치에서 단독으로 정보를 보내 이를 제어기(10)에서 받는 경우라면, 각 LED 조명장치(20A,20B,20C)들은 이를 분석하고 만약 자기가 대상자라면 해당 정보를 출력 포트(out1)으로 출력하게 된다.

그리고, 그 이외의 장치들은 입력 포트(in1)의 데이터를 출력 포트(out1)로 내보내게 된다.

물론, 이에 대한 명령어, 즉 데이터의 종류(50B)가 사전에 설정되어야 한다.

이와 같은 방법을 통해 직렬 연결된 LED 조명장치를 동기식, 비동기식에 구분없이 간단 용이하게 발광 제어할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 방법은 한정된 실시예에 따라 설명되었지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명과 관련한 업계에 종사하 는 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위내에서 변경될 수 있는 범위까지 포함됨은 당연하다 할 것이다.

도 1은 종래 직렬 연결된 LED 조명장치의 발광부를 보인 예시도,

도 2는 종래 직렬 연결된 LED 조명장치의 동기식 LED 구동부를 보인 예시적인 구성 블럭도,

도 3은 종래 직렬 연결된 LED 조명장치의 비동기식 LED 구동부를 보인 예시적인 구성 블럭도,

도 4는 종래 직렬 연결된 LED 조명장치를 보인 개략적인 구성 블럭도,

도 5는 본 발명에 따라 동기식 신호 및 비동기식 신호를 모두 처리할 수 있는 LED 구동부를 보여 주는 회로도,

도 6은 본 발명을 설명하기 위한 직렬 연결된 LED 조명장치의 예시도,

도 7은 본 발명을 설명하기 위한 제어기와 각 LED 조명장치들의 입력과 출력 포트에서 데이터 흐름을 보여주는 도면,

도 8은 본 발명을 설명하기 위한 통신 규약을 보인 도면,

도 9는 본 발명을 설명하기 위해 구획 문자를 제외한 모든 정보에 대한 규약을 보인 도면,

도 10은 본 발명을 설명하기 위한 각 LED 조명장치들에 자동으로 확인자를 부여 하는 방법을 보인 도면,

도 11은 본 발명을 설명하기 위한 제어 흐름을 보인 예시도.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

10....제어기 20A,20B,20C....LED 조명장치

30....프레임 40....구획문자

50....데이터 묶음

Claims (4)

1. 다양한 색상을 낼 수 있는 다수의 LED들이 직렬 연결되어 하나의 조명장치를 구성하고, 제어기로부터 전송된 신호를 LED 구동부의 선택에 따라 색상을 내는 LED 조명장치 제어방법에 있어서;

   제어기로부터 전송된 제어신호 및 동기신호를 LED 구동부로 입력되는 동작 모드 선택신호에 따라 동기식인 경우에는 제어신호와 동기신호를 모두 선택하고, 비동기식인 경우에는 제어신호만을 선택하여 통신 규약에 따른 통신 데이터를 LED 발광 신호로 출력하는 제1단계와;

   상기 제1단계에서 출력된 LED 발광 신호인 통신 데이터중 데이터 종류가 확인자를 부여하라는 명령어가 포함된 경우라면 이후부터 입력받은 데이터에 1을 더하여 출력하여 연결된 모든 LED 조명장치들이 순서에 따라 확인자를 부여받도록 하고, 마지막 LED 조명장치의 출력 포트를 제어기인 입력 포트에 연결하여 증가된 값에 의해 총 몇 개의 LED 조명장치가 연결되었는지를 확인하는 제2단계와;

   상기 제2단계에서, 특정 번째 연결된 LED 조명장치가 발광되도록 통신 규약에 따른 명령어가 포함되어 있다면 해당 번째 LED 조명장치는 규약에 따라 자신의 출력 포트를 통해 명령에 해당되는 정보를 출력하여 LED를 발광하도록 하는 제3단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 제어가 가능한 직렬 연결된 엘이디 조명장치의 제어방법.
2. 제1항에 있어서;

   상기 제어신호는 단일 신호 또는 다중 신호인 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 제어가 가능한 직렬 연결된 엘이디 조명장치의 제어방법.
3. 제1항에 있어서;

   상기 제어신호는 구획문자를 포함하는 헤더와; 데이터의 길이, 데이터의 종류, 실제 데이터들을 포함하는 메세지로 구성되는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 제어가 가능한 직렬 연결된 엘이디 조명장치의 제어방법.
4. 제3항에 있어서;

   상기 메세지는 11비트로 구성되며, 11비트중 첫번째 비트와 마지막 비트는 시작 비트와 종료 비트이고, 두번째 비트에서 아홉번째 비트는 전송하고자 하는 실제 정보이며, 열번째 비트는 홀수 또는 짝수로 구성되는 패리티 비트인 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 제어가 가능한 직렬 연결된 엘이디 조명장치의 제어방법.

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