맹그러 (Maker)

차량의 조명을 켜면 카오디오 제품의 버튼 조명이 켜 집니다. 이때 제품 내부에는 LED 가 사용 됩니다. 조명의 밝기를 조절하는 조명모듈 의 동작 원리를 알아보려 합니다.

(조명모듈 & 카오디오 버튼조명)

① 카 오디오 제품 내부 LED 가 점등되기 위해서는 붉은색 화살표 방향으로 전류가 흘러야 된다.

② 차량 트림 중에는 버튼조명의 밝기를 조절하는 기능이 없는 것도 있다. 이때는 조명모듈이 삭제되고 붉은색 화살표의 전류는 접지되어 항상 일정한 전류가 흐르게 된다(밝기 조절 기능 없음).

③ 조명모듈 내부는 오픈 드레인(오픈 콜렉터)로 되어 있다. 즉 붉은색 화살표 방향으로 전류가 흐를 수 있도록 조명모듈 내부는 오픈 드레인 Close 되어야 한다. 이를 위해서 내부의 FET 게이트에 신호가 Active 되어야 한다.

④ 조명모듈 내부의 PWM (펄스폭변조) 파형을 최대/중간/최소 밝기의 순서로 아래에 표시 한다.

위에 파형에서 0V 레벨의 폭 동안 위의 붉은색 화살표 방향으로 전류가 흐르는 구간 입니다. 즉 조명이 켜지는 구간이라고 설명할 수 있고, 높은 전위의 구간동안은 전류가 흐르지 않아 조명이 꺼지는 구간이라고 설명할 수 있다.

⑤ 조명모듈 내부의 PWM 회로는 NE555 타이머를 이용한 회로를 예로 보인다. 실제의 회로는 다를 수 있지만 원리는 동일함.

(차량에서 조명관련 용어)

차량조명 관련된 용어가 혼재되어 사용되는 경향이 있다. 말하는 사람과 듣는 사람과의 대상의 오류가 자주 발생하는 경우를 겪게 된다. 그래서 나름대로의 용어 정의를 해보기로 한다.

1) Tail On/Off :

사전적인 의미는 꼬리라 표현된다. 차량의 미등을 켜기위한 스위치고 동시에 차량 운전석 부위에 조명을 켜기 위한 슬립 스위치를 지칭한다. 즉 테일 스위치 라고 부른다. 그러면 차량 내 ILL+/- 신호선의 전압이 ON 또는 OFF 된다. 그런데 간혹 ILL ON/OFF 되었다라고 호칭하기도 하지만 엄밀히 말하면 틀린 용어라 할 수 있다.

2) Detent : 

사전적인 의미는 걸림쇠(멈춤쇠) 이다. 제로에서 100까지 리니어하게 변화되는 곡선을 그리는 파형이 있다고 치면, 그중 어느 특정 부분에서 딱 걸리는 듯한 파형턱을 이르는 뜻으로 해석하면 될것이다. 

차량에서는 주간에서 사용되는 버튼조명의 밝기보다 야간에 사용되는 버튼조명의 밝기는 약간 어두운 상태로 되어야 한다. 왜냐 하면 야간이 주간보다 주변이 어둡기 때문에 시인성이 더 확보되기 때문이다. 엔지니어들 끼리 대화중에는 이 부분을 1/3감광 이란 용어로 많이들 사용한다. 이 부분도 엄밀히 말하면 틀린 용어라 할 수 있다. 주간대비 1/3감광이 된 상태를 Detent 라 일컬어 부른다.

3) Illumination : 

사전적인 의미는 조명 이다. 즉 버튼조명을 이르는 용어이다.

4) Rheostat : 

사전적인 의미는 가감 저항기(조절기) 라는 의미 이다. 즉 위에 그림 중 조명모듈의 저항볼륨을 돌려서 조명 밝기를 조절한다는 의미이다. 그래서 조명모듈을 지칭할 때 여러 용어로 사용된다.

(예, 레오스탓 모듈, 일루미 모듈...) 무엇을 지칭 하는지는 의미 전달이 잘 되는 듯 하다.

위 그림에서 가운데 사진은 차량에 장착된 순정 카오디오 의 일반적인 모습니다. 상단부 에는 현재 동작모드에 대한 채널정보 등이 표시 된다. 세그먼트 LCD 가 사용된다. 백라이트 조명을 위해 LED 가 사용되고, 이 LED 에 의한 백라이팅은 주간에 100% 밝기 그리고 야간에 1/3감광이 된 즉 75% 밝기의 조명이 사용되어 진다.

반면에 하단 버튼 과 볼륨엔코더 주변 조명을 위해서는 주간에 OFF 야간에 Rheostat 로 조절되어진 조명이 사용된다.

즉 버튼조명과 다르게 LCD 백라이트는 주간에도 켜진다는 점이 아래 버튼조명과 다른 점 이다. 이런점은 모두 잘 알고 있는 내용이지만 간혹 회로를 추적하다 보면 이 부분을 잊어버리고 헷갈려 한다.

조명용어가 사용될때 바로 이런 근본적인 차이점을 서로 이해하고 있을때 오해가 없을텐데, 대화상대가 이런것을 다 이해 하고 있는지 확인과정이 없을때는 참 곤란한 경우가 생긴다. 무엇을 말 하려하는지 이해가 금방 되는 분은 더이상 필요없지만, 아직 까지 위 그림에서 차이점을 구분 못 하는 사람이 있다면 꼭 이 페이지에서 이해하고 넘어 갔으면 한다.

(LCD Back Light)

그림에 좌측 상단을 보면 차량의 메인전원(BATT' 전압)이 백라이트로 공급되어 100%의 밝기의 조명이 켜진다. 주간상태 이며, LCD 백라이트가 밝아야 해당표시 문자가 잘 보이게 된다. 이후 야간상태에서 테일스위치를 ON 시키면 ILL+ 의 신호가 High (BAT 전압) 가 Detent 회로에 인가되어 100% 였던 전압이 1/3 감광되어 75% 밝기의 백라이트 전압이 공급된다. 이 상태를 Detent 회로가 작동되어 백라이트가 Detent 되었다 라고 표현한다.

위 설명은 그림의 우측상단 파형에 표현 하였다. 야간에 미등(또는 조명)을 켜기 위해 테일스위치를 작동시키면 주간보다 약간 어두워진 전압이 공급되고, 이후 Rheostat 으로 조절되어진 조명에 해당되는 PWM 파형이 공급되어 LCD 백라이트의 조명은 조절되어 진다. 마찬가지로 Low (0V) 의 폭은 LED 가 켜지는 구간이고 High (Bat) 의 폭은 LED 가 OFF 되는 구간이다. 그래서 Low 파형의 폭이 넓으면 백라이트 조명은 최대 밝기가 되고, 반대로 High 파형의 폭이 넓으면 백라이트 조명은 최소 밝기가 된다.

(Button Illumination)

버튼조명은 맨 위 그림에서도 보였듯이 테일스위치를 켜게 되면 차량 내부에서는 ILL+ 신호 (즉 BAT 전압)이 공급되고 이는 버튼조명을 위한 LED + 전압이 공급된다. 두번째 그림의 하단부를 보면 ILL+ 시그널이 입력되고 ILL- 의 파형은 우측하단 파형에 표현을 해 보았다.

주간에는 버튼조명이 필요 없이 스위치 외형에 실크인쇄된 문자를 볼수 있다. 야간에는 그 문자가 보이지 않기 때문에 내부 LED 에 조명을 켜서 버튼의 문자를 구분 하기 위해 조명이 필요하다. 그래서 그림에서 볼 수 있듯이 야간조명이 켜질때만 (즉 ILL+) 이 인가 될 때만 버튼조명을 위한 내부 LED 에 전원이 공급되고 조명이 켜지게 된다. 이후 마찬가지로 Rheostat 에 의해 조절되어진 PWM 파형이 ILL+ 인가 된다. 최대 밝기 구간은 Low 파형이 최대 넓은 구간이다.

(Tail 스위치 와 Auto Light)

테일 스위치는 위에서 설명을 했지만 다시 상세히 설명하자면 스위치에 단계별 작동되는 조명이 여러가지가 있다. 다시 말하면 미등을 켜기위한 1단계 그리고 전조등을 켜기위한 2단계 그리고 최근 추가된 외부 조도센서에 의해 조명을 자동으로 켜기위한 오토라이트 기능이다.

오토라이트 기능이 추가되면서 카오디오(AVN) 과 연동 시키는 부분이 좀 복잡하다. 물론 다 정리된 후에는 이해가 되지만 이걸 모르는 상태에서는 어떤 조합으로 오토라이트가 연동되는지 좀처럼 알아내기가 어렵다.

테일스위치에 각 단계별 파형과 원리를 그림으로 설명하고자 한다.

테일스위치 내부 접점의 연동상태를 보이기 위한 개념도 이다. 센서에 의해 작동되는 Auto Light 신호와 스위치 위치에 의해서 결정되는 신호 이렇게 두가지가 존재한다. Auto Light 는 주로 LCD 백라이트 조명을 조절하게 된다. 좀더 자세히 설명하자면 주간에 어두운 터널로 차량이 진입하게 되면 LCD 백라이트 조명은 센서에 의해서 자동으로 Detent 된다. 즉 위에 설명한 것 처럼 1/3감광된다.

반면 버튼조명은 테일스위치 위치를 Auto 로 맞춰놓지 않는한 센서에 의해 자동으로 동작 되지 않는다. 다시 말해 테일스위치를 Auto 로 유지 해 놓았을때, LCD 백라이트와 같이 조도센서에 의해 자동으로 ON/OFF 연동된다.

1. OFF    :  테일스위치를 OFF 상태로 놓은 경우

위에서 간단하게 설명했지만 다시 말하면 테일스위치를 OFF 상태로 놓았을때는 버튼조명은 계속 OFF 가 된다. LCD 조명은 조도센서에 의해 연동된다. 즉 테일스위치를 OFF 해 놓았다고 LCD 백라이트 조명까지 연동이 해제가 되는 것은 아니다.

2. 미등(전조등)    :    테일스위치를 미등(전조등) 상태로 놓은 경우

테일스위치를 미등으로 두었기 때문에 당연히 야간모드로 인식을 하게 되고, 버튼조명은 켜지게 된다. 이때 LCD 백라이트 조명은 조도센서에 연동된다. 다시 실제상황을 예로 들어본다. 외부는 주간상태 이고, 테일스위치 미등을 켜놓은 상태라면 버튼조명은 켜지고, LCD 백라이트는 주간모드로 동작 될 것이다.

이 상태에서 터널로 진입을 한다면 버튼조명은 계속 테일스위치 미등위치를 인지하여 조명이 켜진상태가 유지 될것이고, LCD 화면은 센서에 의해 야간모드로 인식하여 Detent 된다.

3. AUTO    :    테일스위치를 Auto 상태로 놓은 경우

테일스위치를 AUTO로 유지해 놓은 상태 에서는 버튼조명과 LCD 백라이트 조명이 동일하게 연동된다. 즉 조도센서에 연동되어 두 가지 조명이 같은 동작을 한다는 것이다. 위에 파형에서도 버튼조명과 LCD 조명의 연동파형이 동일하게 나타난다. 쉽게 설명하자면 주간에 터널진입을 한다고 가정하면 버튼조명과 LCD 조명은 터널진입과 동시 점등되게 된다. 즉 미등과 전조등도 같이 점등된다. 

여기까지 설명을 읽었다면 맨 위 테일스위치 접점을 보면 이해가 될것이라 생각된다.

* 테일스위치 AUTO 상태 에서만 두 가지 조명 즉 버튼조명 LCD 백라이트가 동시에 연동 된다.

* LCD 백라이트는 테일스위치 위치와 상관없이 조도센서에 연동된다.