KR100507056B1 - 차량용 클러스터 조명 안정 장치 - Google Patents

차량용 클러스터 조명 안정 장치 Download PDF

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KR100507056B1 KR10-2003-0039318A KR20030039318A KR100507056B1 KR 100507056 B1 KR100507056 B1 KR 100507056B1 KR 20030039318 A KR20030039318 A KR 20030039318A KR 100507056 B1 KR100507056 B1 KR 100507056B1
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Abstract

본 발명은 차량의 클러스터에 구성되는 조명용 발광다이오드(LED)가 외부 부하에 의하여 영향을 받는 것을 개선시킴으로써 발광 다이오드의 동작을 위하여 공급되는 전위를 안정화시킨 차량용 클러스터 조명 안정 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 차량용 클러스터 조명 안정 장치는 조명 모드에 따라서 그라운드와 오픈 중 어느 하나로 상태가 결정되는 제 1 조명전압단을 구비하며, 소정 전압이 인가되면 내부 발광 다이오드의 발광 동작을 수행하는 발광 회로와, 상기 조명 모드에 따라서 전압 레벨이 결정되는 제 2 조명전압단을 구비하며, 상기 제 2 조명전압단의 전압 레벨에 따른 스위칭 동작을 수행하는 제 1 스위칭 회로 및 상기 제 1 스위칭 회로의 스위칭 상태에 연동하여, 상기 발광 회로에 상기 제 1 조명전압단을 이용한 그라운드를 포함하는 제 1 경로를 형성하거나 자체 그라운드를 포함하는 제 2 경로를 형성하는 제 2 스위칭 회로를 구비하여 이루어진다.

Description

차량용 클러스터 조명 안정 장치{Light stabilizing apparatus of a cluster for Vehicle}
본 발명은 차량용 클러스터(Cluster) 조명 안정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 클러스터에 구성되는 조명용 발광다이오드(LED)가 외부 부하에 의하여 영향을 받는 것을 개선시킴으로써 발광 다이오드의 동작을 위하여 공급되는 전위를 안정화시킨 차량용 클러스터 조명 안정 장치에 관한 것이다.
차량의 대쉬 보드(Dash Board)에는 차량의 주행 및 조작 상태와 조명 상태를 운전자가 알 수 있도록 표시하는 기능을 갖는 도 1과 같은 클러스터가 구성된다.
클러스터는 차량 운행 속도, RPM 및 연료량 등을 표시하는 계기를 구비하며, 조명등(전조등, 안개등, 후진등, 실내등, 계기등), 신호등(방향지시등, 브레이크등), 경고등(유압등, 충전등, 연료등, 브레이크오일등), 및 표시등(미등, 주차등, 번호등, 차폭등)의 조명 상태를 표시하는 발광다이오드를 구비한다.
클러스터의 발광다이오드는 주간과 야간 조명 모드로 구분하여 동작되도록 설계될 수 있으며, 이 경우 주간에는 휘도의 변화없이 일정한 밝기의 조명 상태를 유지하고, 야간에는 가감저항기(Rheostat) 스위치에 연동되어 조명 밝기가 조절되게 모드가 구분될 수 있다.
상술한 바와 같이 모드가 구분되는 경우, 조명 관련 차량 배선도는 도 2와 같이 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 브레이크등(10), 후진등(12) 및 미등(14)이 각각 병렬로 배터리의 전압공급 단자(BAT, GN) 사이에 구성되고, 브레이크등(10), 후진등(12) 및 미등(14)에는 각각 온/오프 상태의 스위칭을 위한 브레이크 스위치(SW1), 백업 스위치(SW2) 및 테일 스위치(SW3)가 직렬로 구성된다.
그리고, 미등(14)에 병렬로 가감저항기 스위치(16)가 구성되며, 가감저항기 스위치(16)의 미등(14)과 연결된 쪽 단자가 양극성의 조명전압단(ILL+)을 이루고, 별도의 음극성의 조명전압단(ILL-)이 형성된다.
상기한 도 2의 구성에서 주간 조명 상태이면 테일 스위치(SW3)가 턴오프되고, 그에 따라서 조명전압단(ILL+)은 미등(14)을 통하여 그라운드에 연결되고, 조명전압단(ILL-)은 오픈 상태가 된다.
반대로, 야간 조명 상태이면 테일 스위치(SW3)가 턴온되고, 그에 따라서 조명전압단(ILL+)은 하이 레벨의 전압이 인가되며, 조명전압단(ILL-)은 가감저항기 스위치(16)의 그라운드에 연결된다.
한편, 상기한 조명 관련 차량 배선에 연결되는 클러스터의 회로는 도 3과 같이 현재 상태에 해당하는 발광다이오드(LED1, LED2)를 구동시키도록 구성된다.
즉, 점화 전압(IG+)이 다이오드(D1)를 거쳐서 트랜지스터(TR)의 콜렉터로 인가되며, 트랜지스터(TR)는 저항(R10)에 인가되는 전압 레벨에 따라 스위칭 동작하고, 제너다이오드(ZD1)는 역전압 인가를 방지하는 동작을 수행한다. 여기에서 트랜지스터(TR)는 초기 과도 전류가 유입되는 것을 차단하는 역할을 수행한다.
그리고, 트랜지스터(TR)의 에미터에는 발광다이오드(LED1, LED2)가 병렬로 연결되며, 발광 다이오드(LED1)에는 저항(R2)이 직렬로 연결되고, 발광 다이오드(LED2)에는 저항(R3)이 직렬로 연결된다. 그리고, 저항(R2, R3)은 단일 노드에 공통으로 접속되며, 상기 공통 접속된 노드에 다이오드(D2)와 저항(R4)이 병렬로 연결되고, 다이오드(D2)는 조명전압단(ILL+)에 연결되며, 저항(R4)는 직렬 연결된 다이오드(D3)를 통하여 조명전압단(ILL-)에 연결된다. 여기에서 저항(R2, R3, R4)은 발광다이오드(LED1, LED2)에 전압을 바이어스하기 위한 것이고, 다이오드(D2, D3)는 역전압 인가를 방지하기 위한 것이다.
상술한 바의 구성에서, 트랜지스터(TR)를 통하여 점화 전압(IG+)이 전달되면, 발광다이오드(LED1, LED2)는 조명전압단(ILL+) 또는 조명전압단(ILL-) 중 어느 하나를 그라운드로 하는 경로가 형성되어 발광 동작된다.
상기한 그라운드 상태의 가변은 도 2에서 설명된 바와 같이 주간 조명 상태인가 아니면 야간 조명 상태인가에 따라서 결정된다. 즉, 주간 조명 상태이면, 테일 스위치(SW3)가 턴오프되고, 그에 따라서 조명전압단(ILL+)이 그라운드 상태이고 조명전압단(ILL-)이 오픈된다. 그러므로, 점화 전압(IG+)이 경로 A1 상에 인가된다. 이와 다르게 야간 조명 상태이면 테일 스위치(SW3)가 턴온되고, 그에 따라서 조명전압단(ILL+)에 하이 레벨의 전압이 인가되며 조명전압단(ILL-)이 그라운드 상태가 된다. 그러므로 점화 전압(IG+)이 경로 A2 상에 인가된다.
상술한 바에 있어서 주간 조명 상태인 경우, 조명전압단(ILL+)이 그라운드 상태가 되며, 이때 조명전압단(ILL+)은 미등(14)을 통하여 브레이크등(10)과 후진등(12)과 그라운드를 공유하게 된다.
그러므로, 브레이크의 조작이나 자동변속 시프트 레버의 작동(특히 후진등(12)이 동작되는 "R"단의 작동)시, 공유된 그라운드를 통한 노이즈 성분의 유입으로 조명전압단(ILL+)의 전위가 도 4와 같이 변화된다. 도 4는 브레이크가 작동되는 시간(ON과 OFF 사이) 동안 조명 전압단(ILL+)의 전위가 시간 축 상에서 변화되는 것을 도시하고 있다.
그러므로, 상기한 이유로 인하여 조명 전압단(ILL+)의 전위가 유동되므로 그에 따라서 발광다이오드(LED1, LED2)의 양단 전위차가 발생되며, 결국 발광다이오드가 깜빡이는 현상이 발생되는 문제점이 있다.
상술한 바와 같이 종래의 차량 조명 관련 회로는 차량의 조작과 관련되어 외부 부하가 변화될 때 그에 연동되어 조명 상태가 변화되는 문제점이 발생된다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 차량이 조작되는 상태에 따라서 외부 부하와 연동되어 조명 상태가 변화되는 것을 방지함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 특히 클러스터에 구성되는 조명용 발광다이오드의 동작에 자체 그라운드를 적용시킴으로써 외부 부하에 의한 영향을 차단하여 발광다이오드를 외부 부하와 무관하게 동작시킴에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 클러스터가 주간 조명 상태인 경우 조명 관련 쪽과 그라운드를 공유하는 것을 차단함으로써 클러스터의 발광다이오드가 깜빡이는 현상을 해소함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 클러스터 조명 안정 장치는 조명 모드에 따라서 그라운드와 오픈 중 어느 하나로 상태가 결정되는 제 1 조명전압단을 구비하며, 소정 전압이 인가되면 내부 발광 다이오드의 발광 동작을 수행하는 발광 회로와, 상기 조명 모드에 따라서 전압 레벨이 결정되는 제 2 조명전압단을 구비하며, 상기 제 2 조명전압단의 전압 레벨에 따른 스위칭 동작을 수행하는 제 1 스위칭 회로 및 상기 제 1 스위칭 회로의 스위칭 상태에 연동하여, 상기 발광 회로에 상기 제 1 조명전압단을 이용한 그라운드를 포함하는 제 1 경로를 형성하거나 자체 그라운드를 포함하는 제 2 경로를 형성하는 제 2 스위칭 회로를 구비하여 이루어진다.
그리고, 상기 조명 모드는 주간 모드와 야간 모드로 구분되며, 상기 모드 구분에 따르는 상기 제 1 및 제 2 스위칭 회로의 동작에 연동하여 상기 발광 회로는 상기 야간 모드에서 상기 제 1 경로에 의한 발광 동작을 수행하고 상기 주간 모드에서 상기 제 2 경로에 의한 발광 동작을 수행함이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 클러스터 조명 안정 장치는 소정 전압이 인가되면 스위칭하여 전달하는 제 1 스위칭 수단, 상기 제 1 스위칭 수단에 연결된 발광다이오드를 구비하는 발광 수단, 그라운드나 오픈 상태로 변환되는 제 1 조명 전압단을 구비하며, 상기 제 1 조명전압단과 상기 발광 수단의 전기적 연결을 이루는 연결 수단, 하이나 로우로 변환되는 제 2 조명전압단의 전압 레벨에 따라서 스위칭 동작하는 제 2 스위칭 수단 및 상기 제 2 스위칭 수단에 연동하여 스위칭 동작하며, 상기 스위칭 동작에 따라서 제 2 경로 형성을 위한 상기 발광 수단과 자체 그라운드의 연결을 선택적으로 수행하는 제 3 스위칭 수단을 구비함으로써, 상기 제 1 및 제 2 경로는 야간과 주간으로 구분되는 차량의 조명 모드에 연동하는 제 1 및 제 2 조명전압단의 상태에 따라 선택되며, 그에 따라서 상기 발광 수단의 그라운드가 선택될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 클러스터 조명 안정 장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 클러스터에 구성되는 조명용 발광다이오드의 동작에 자체 그라운드를 적용시켜서 외부 부하에 의한 영향을 차단하는 기능이 구현되며, 발광다이오드가 외부 부하와 무관하게 동작됨에 따라 깜빡이는 현상을 해소시키는 구성을 갖는다.
특히, 클러스터의 조명용 발광다이오드를 구동시키는 회로가 조명 관련 차량 배선에 연동되어 주간 모드와 야간 모드로 구분 동작되는 경우, 주간 조명 상태에서 클러스터의 회로가 조명 관련 쪽과 그라운드를 공유하는 것을 차단시키는 구성을 갖는다.
상기한 본 발명은 제 1 관점에 있어서, 점화전압(IG+)를 인가받아서 전달하는 트랜지스터와 발광동작이 이루어지는 발광다이오드 및 제 1 조명전압단을 구비하는 회로가 발광 회로에 포함되고, 제 2 조명전압단에 연결되는 트랜지스터와 그의 동작을 위한 저항, 다이오드 및 캐패시터가 제 1 스위칭 회로에 포함되며, 제 1 스위칭 회로의 스위칭 상태에 연동되는 트랜지스터와 그의 동작을 위한 저항들이 제 2 스위칭 회로에 포함된다.
그리고, 본 발명은 제 2 관점에 따라서 점화전압(IG+)을 인가받아서 스위칭하여 전달하는 트랜지스터와 그의 동작을 위한 다이오드, 저항 및 제너 다이오드가 제 1 스위칭 수단에 포함되고, 상기 제 1 스위칭 수단에 연결된 발광다이오드와 그의 동작을 위한 저항이 발광 수단에 포함되며, 그라운드나 오픈 상태로 변환되는 제 1 조명 전압단을 구비하며 상기 제 1 스위칭 수단에 연결되는 저항 및 다이오드가 연결 수단에 포함되고, 제 2 조명전압단에 연결되는 트랜지스터와 그의 동작을 위한 저항, 다이오드 및 캐패시터가 제 2 스위칭 회로에 포함되며, 상기 제 2 스위칭 회로의 스위칭 상태에 연동되는 트랜지스터와 그의 동작을 위한 저항들이 제 3 스위칭 회로에 포함된다.
상술한 관점들에 따른 본 발명의 구성을 구현하는 실시예에 대하여 도 5를 참조하여 설명하면, 도 5는 본 발명에 따라서 실시되는 클러스터에 발광다이오드(LED11, LED12)를 구동시키기 위한 상세 회로도이다.
점화 전압(IG+)이 다이오드(D10)를 거쳐서 트랜지스터(TR1)의 콜렉터로 인가되며, 트랜지스터(TR1)는 저항(R11)에 인가되는 전압 레벨에 따라 스위칭 동작하고, 제너다이오드 ZD11는 역전압 인가를 방지하는 동작을 수행한다. 여기에서 트랜지스터(TR1)는 초기 과도 전류가 유입되는 것을 차단하는 역할을 수행한다.
그리고, 트랜지스터(TR1)의 에미터에는 발광다이오드(LED11, LED21) 및 저항(R15)이 병렬로 연결되며, 발광 다이오드(LED11)에는 저항(R12)이 직렬로 연결되고, 발광 다이오드(LED12)에는 저항(R13)이 직렬로 연결된다. 그리고, 저항(R12, R13)는 단일 노드에 공통으로 접속되며, 상기 공통 접속된 노드에 저항(R14)이 연결되고, 저항(R14)은 다이오드(D13)를 통하여 조명전압단(ILL-)에 연결된다.
그리고, 저항(R15)과 클러스터 그라운드(PGND) 사이에 트랜지스터(TR2)가 구성되고, 저항(R12, R13)이 공통 연결된 노드와 클러스터 그라운드(PGND)의 사이에는 트랜지스터(TR3)가 구성된다.
트랜지스터(TR2)의 베이스는 직렬 연결된 다이오드(D12) 및 저항(R18)을 통하여 조명전압단(ILL+)과 연결되고, 트랜지스터(TR2)의 베이스와 에미터 사이에는 저항(R19)과 캐패시터(C11)가 병렬 연결된다.
그리고, 트랜지스터(TR3)의 베이스는 저항(R16)을 통하여 저항(R15)과 트랜지스터(TR2) 사이에 연결되고, 트랜지스터(TR3)의 베이스와 에미터 사이에는 저항(R17)이 연결된다.
상술한 바에서 저항(R12, R13, R14)은 발광다이오드(LED11, LED12)에 동작 전압을 바이어스하기 위한 것이고, 저항(R18, R19) 및 캐패시터(C11)는 트랜지스터(TR2)의 베이스-에미터 간 전압을 바이어스하기 위한 것이며, 저항(R16, R17)은 트랜지스터(TR3)의 베이스-에미터 간 전압을 바이어스하기 위한 것이다. 그리고, 다이오드(D12, D13)는 역전압 인가를 방지하기 위한 것이다.
상술한 바와 같이 구성되는 실시예는 조명 배선 관련 스위치의 동작 상태에 따라서 조명전압단(ILL+)의 전위가 달라짐에 따라서 스위칭 동작이 이루어지고, 그에 따라서 외부 부하와 무관하게 클러스터 그라운드를 이용하여 발광다이오드(LED11, LED12)의 동작이 수행되는 구성을 갖는다.
구체적으로, 조명전압단(ILL+)은 주간 조명 상태에서 조명 배선 관련 스위치의 동작에 따라서(도 2 설명 참조) 로우 레벨의 전압이 인가되고, 야간 조명 상태에서 조명 배선 관련 스위치의 동작에 따라서(도 2 설명 참조) 하이 레벨의 전압이 인가된다.
즉, 주간 조명 상태에서 조명전압단(ILL+)이 로우 레벨의 전위를 가지므로 트랜지스터(TR2)는 턴오프되고 그에 따라서, 저항(R15)을 통하여 인가되는 전압이 저항(R16, R17) 분압되어 인가되므로 트랜지스터(TR3)는 턴온된다.
이때 조명전압단(ILL-)은 오픈된 상태이므로(도 2 설명 참조), 점화 전압(IG+)이 경로 B1을 통하여 전달되며, 트랜지스터(TR3)에 접속된 클러스터 그라운드(PGND)가 경로 B1 형성에 이용된다.
상기한 동작에 의하여 주간 조명 상태에서 본 발명에 따른 실시예는 트랜지스터(TR2)의 스위칭 동작(오픈)에 의하여 조명전압단(ILL+)과 연결된 조명 관련 차량 배선 및 그의 부하 연결 상태가 해제되며, 그에 따라서 브레이크의 조작이나 자동변속 시프트 레버의 작동(특히 후진등이 동작되는 "R"단의 작동)시 조명 관련 차량 배선으로부터 노이즈가 유입되는 것이 방지된다.
한편, 야간 조명 상태에서 조명전압단(ILL+)은 하이 레벨의 전위를 가지므로 트랜지스터(TR2)는 턴온되고 그에 따라서, 저항(R15)을 통하여 인가되는 전압이 트랜지스터(TR2)를 통하여 클러스터 그라운드(PGND)로 방출된다. 그러므로 트랜지스터(TR3)는 베이스에 인가되는 전위가 로우 상태가 되므로 턴오프된다.
이때 조명전압단(ILL-)은 그라운드 상태이므로(도 2 설명 참조), 점화 전압(IG+)이 경로 B2를 통하여 전달되며, 조명전압단(ILL-)이 그라운드(PGND)로 이용된다.
결국, 본 발명에 따른 실시예에 의하여 클러스터에 구성되는 조명용 발광다이오드(LED11, LED12)는 발광 동작은 조명 관련 차량 배선 및 그의 부하에 영향을 받지 않고 발광동작한다. 그러므로, 발광다이오드(LED11, LED12)에 인가되는 양단 전위가 안정화되어 깜빡임이 발생되지 않는다.
본 발명에 의하면, 클러스터와 차량 조명 관련 배선의 그라운드가 분리됨으로써 외부 노이즈나 외부 부하에 의하여 클러스터의 조명용 발광다이오드의 발광 상태가 변화되는 것이 안정화되는 효과가 있다.
도 1은 차량용 클러스터를 예시한 도면
도 2는 일반적인 조명 관련 차량 배선도
도 3은 종래의 차량용 클러스터의 조명을 위한 상세 회로도
도 4는 종래의 브레이크 작동시 조명 전압단의 전위 변화를 예시한 파형도
도 5는 본 발명에 따른 차량용 클러스터 조명 안정 장치의 바람직한 실시예를 나타내는 상세 회로도

Claims (3)

  1. 조명 모드에 따라서 그라운드와 오픈 중 어느 하나로 상태가 결정되는 제 1 조명전압단을 구비하며, 소정 전압이 인가되면 내부 발광 다이오드의 발광 동작을 수행하는 발광 회로;
    상기 조명 모드에 따라서 전압 레벨이 결정되는 제 2 조명전압단을 구비하며, 상기 제 2 조명전압단의 전압 레벨에 따른 스위칭 동작을 수행하는 제 1 스위칭 회로; 및
    상기 제 1 스위칭 회로의 스위칭 상태에 연동하여, 상기 발광 회로에 상기 제 1 조명전압단을 이용한 그라운드를 포함하는 제 1 경로를 형성하거나 자체 그라운드를 포함하는 제 2 경로를 형성하는 제 2 스위칭 회로를 구비함을 특징으로 하는 차량용 클러스터 조명 안정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 모드는 주간 모드와 야간 모드로 구분되며, 상기 모드 구분에 따르는 상기 제 1 및 제 2 스위칭 회로의 동작에 연동하여 상기 발광 회로는 상기 야간 모드에서 상기 제 1 경로에 의한 발광 동작을 수행하고 상기 주간 모드에서 상기 제 2 경로에 의한 발광 동작을 수행함을 특징으로 하는 차량용 클러스터 조명 안정 장치.
  3. 소정 전압이 인가되면 스위칭하여 전달하는 제 1 스위칭 수단;
    상기 제 1 스위칭 수단에 연결된 발광다이오드를 구비하는 발광 수단;
    그라운드나 오픈 상태로 변환되는 제 1 조명 전압단을 구비하며, 상기 제 1 조명전압단과 상기 발광 수단의 전기적 연결을 이루는 연결 수단;
    하이나 로우로 변환되는 제 2 조명전압단의 전압 레벨에 따라서 스위칭 동작하는 제 2 스위칭 수단; 및
    상기 제 2 스위칭 수단에 연동하여 스위칭 동작하며, 상기 스위칭 동작에 따라서 제 2 경로 형성을 위한 상기 발광 수단과 자체 그라운드의 연결을 선택적으로 수행하는 제 3 스위칭 수단을 구비함으로써,
    상기 제 1 및 제 2 경로는 야간과 주간으로 구분되는 차량의 조명 모드에 연동하는 제 1 및 제 2 조명전압단의 상태에 따라 선택되며, 그에 따라서 상기 발광 수단의 그라운드가 선택됨을 특징으로 하는 차량용 클러스터 조명 안정 장치.
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