LED 스캐너 4단계로 제작하기: 실전 가이드

LED는 수년간 저렴하고 구하기 쉬운 광원이 되었습니다. 다양한 아름다운 조명 프로젝트에 활용 가능한데, 그중 하나가 LED 스캐너입니다.

LED 스캐너는 강렬한 전자 디밍 라이트로 조명 설정을 향상시키고 눈길을 사로잡는 효과를 줍니다. 내장 자동 프로그램으로 도난 방지 시스템을 강화해 신용카드 정보 유출 방지에도 활용됩니다. 다만 출력이 높을수록 비용이 증가합니다.

이 글에서는 많은 부품을 실장하거나 PCB를 제작하지 않고 간단한 LED 스캐너를 만드는 방법에 집중합니다. 백앤포스(back-and-forth) 효과로 체이서(chaser) 효과를 구현합니다.

간단한 LED 스캐너 회로 제작 방법

MOSFET, 아두이노, 16개 LED를 사용한 LED 스캐너 제작법을 다룹니다. 먼저 회로도 개요:

단계 1: 재료, 치수, 부품 준비

• 10W LED 라이트 (16개)
• 750Ω 1W 저항 (1개)
• TLC5940 브레이크아웃 보드 (1개)
• 히트싱크 (16개)
• ½" × 1½" 6ft 앵글 알루미늄 (1개)
• 12V 파워 서플라이 (1개)
• LED 스캐너 스탠드 (1개)
• 아두이노 프로 미니 보드 (1개)
• 2N3904 트랜지스터 (1개)
• 22게이지 와이어 (연결용), 18게이지 와이어 (전원용)
• 나사, 너트, 납땜 인두, 납, 8-32 탭, 4-40 탭, 드릴/비트, 열수축 튜브, 타이 랩

단계 2: LED 모듈 제작

각 LED 모듈은 정전류 레귤레이터가 필요합니다.

1. 히트싱크에 4-40 홀 드릴링 후 LED 장착
2. 알루미늄 조각에 8-32 홀 드릴링 후 히트싱크 4-40 나사로 고정
3. 이미터 리드 2개를 히트싱크용으로 구부리고 중앙 리드는 직선 유지
4. 트랜지스터 우측 리드 90도 구부려 기본 치수 맞춤
5. 나머지 다리 45도 벌리고 끝단에 반원 루프 생성 (절대 오차 방지)
6. 반원 루프를 히트싱크 리드에 연결, 우측 끝 리드에 75Ω 저항 연결
7. 90도 리드에 루프 형성해 접지 연결로 활용
8. 정밀 측정 및 정확도 확인 필수
9. 히트싱크 중앙 리드를 LED 모듈 음극(캐소드)에 연결
10. 나머지 15개 모듈 동일 반복

단계 3: 아두이노와 브레이크아웃 보드 연결

• 두 보드의 그라운드 상호 연결
• 아두이노 비정규 입력 전압 핀(RAW)을 브레이크아웃 보드 VCC 핀에 연결 (절대 오차율 방지)
• 두 보드 모두 최대 17V 처리 가능한 +5V 레귤레이터 탑재
• 회로 장착 전 아두이노 선행 프로그래밍

아두이노 코드 (페이드 효과 구현)

#include "Tlc5940.h"
#include "tlc_fades.h"
TLC_CHANNEL_TYPE channel;

void setup() {
  Tlc.init(4095);
}

uint16_t duration = 470;
int maxValue = 4095;
int fadeTime = 40;
uint32_t startMillis;
uint32_t endMillis;

void loop() {
  if (tlc_fadeBufferSize == 0) {
    // 현재 실행 중인 페이드 없음
    startMillis = millis();
    endMillis = startMillis + duration;
    for (int i = 0; i < 16; ++i) {
      tlc_addFade(15 - i, 0, maxValue, startMillis + fadeTime * i, endMillis + fadeTime * i);
    }
  }
  tlc_updateFades();
  delay(5);
  
  if (tlc_fadeBufferSize == 0) {
    startMillis = millis();
    endMillis = startMillis + duration;
    for (int i = 0; i < 16; ++i) {
      tlc_addFade(i, 0, maxValue, startMillis + fadeTime * i, endMillis + fadeTime * i);
    }
  }
  tlc_updateFades();
  delay(5);
}

한 방향 스캔 완료 후 반대 방향으로 스캔. LED 값 변경이나 단방향 스캔으로 수정 용이. 페이드 값을 0~4095(완전 켜짐~완전 꺼짐)로 설정.

단계 4: LED 모듈 장착

1. 알루미늄 앵글에 16개 홀을 균등 간격으로 뚫고 LED 모듈 장착
2. 아두이노와 브레이크아웃 보드 장착용 홀 추가
3. 8-32 나사로 히트싱크를 알루미늄에 고정
4. 모듈을 양극(액티브) 및 그라운드 와이어에 연결. 16개 LED를 4세트로 나누어 18게이지 와이어로 한 접합점에 연결
5. 4개 전원 와이어와 회로 보드 전원 와이어를 16게이지 와이어로 묶어 12V 파워 서플라이 연결
6. 전원 배선 완료 후 각 LED 모듈의 제어선 연결, 트랜지스터 컬렉터 핀을 브레이크아웃 보드에 연결. 타이 랩으로 배선 정리
7. 연결 상태 재확인 (잘못 연결 시 LED 손상 가능)
8. 정상이면 컴팩트 LED 스캐너 회로 전원 온 → 발광 확인

마무리

LED 스캐너는 정전류 레귤레이터가 필수입니다. 이 회로에서는 2N3904 NPN 트랜지스터를 핵심 부품으로 사용합니다. 순방향 바이어스 시 베이스-이미터 접합에서 전압 강하가 발생하며, 이 전압이 전류 감지 저항에서도 작동합니다. 이곳에서 LED 전류가 그라운드로 흐릅니다.

전류 레귤레이터는 세 가지 버전을 처리합니다: 1) 제어 없는 일정한 LED 전류 공급, 2) 아두이노 보드 직접 제어, 3) 스파크펀 브레이크아웃 보드 제어.

더 많은 정보가 필요하시면 주저 말고 연락 주세요. 항상 기꺼이 도와드리겠습니다.