KR101218617B1 - 소형화·정전류제어가 향상된 ｌｅｄ 조명제어장치 - Google Patents

소형화·정전류제어가 향상된 ｌｅｄ 조명제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기존의 상용 TR을 통한 LED 조명제어장치가 회로상에 열폭주(Thermal Runaway) 현상으로 인해 회로 이상이 자주 발생되고, 이를 방지하기 위해 별도의 정전류 IC를 설치해야 하기 때문에 전자부품의 구성이 많아지고, 이로 인해 제품단가가 높아지는 문제점을 해결하고자, LED 모듈구동 컨트롤부, HTR 스위치용 트랜지스터, HTR 소자가 구성되거나 또는 LED 모듈구동 컨트롤부의 구성없이, HTR 스위치용 트랜지스터, HTR 소자가 구성됨으로서, LED 모듈구동 컨트롤부를 통해 LED 모듈구동용 기준전압에 맞게 스위칭시킬 수 있고, 초저발열 파워디바이스인 HTR을 적용하여 LED조명장치의 발열문제를 해결할 수 있고, 장시간 사용할 수 있으며, 고용량 정전류 특성을 구현함으로써, LED 조명장치에 별도의 정전류 IC를 구비하지 않아도 최소형 및 초박형 디바이스로 제작할 수 있는 소형화 및 정전류제어가 향상된 LED 조명제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

소형화·정전류제어가 향상된 ＬＥＤ 조명제어장치{THE APPARATUS OF LED LIGHTING}
본 발명은 LED 조명장치에 설치되는 기존의 TR 보다 소형, 고증폭률, 100℃ 근방에서도 안정되게 동작하여 열폭주(Thermal Runaway) 현상이 거의 일어나지 않도록 구성된 소형화 및 정전류제어가 향상된 LED 조명제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, LED 조명제어장치는 LED 구동모듈의 대전류를 제어하기 위하여 LED 구동모듈에 직렬로 연결되고, 반도체 트랜지스터(TR)의 베이스 단자로 전류 제어를 위한 펄스를 인가하여 LED 구동모듈의 대전류를 제어한다.
여기서, LED 구동모듈로 입력되는 전류를 조절하기 위해 저항소자 R1과, 반도체 트랜지스터의 베이스 단자로 인가되는 펄스 전압을 조절하기 위하여 저항소자 R2가 연결된다.
이와 같이 반도체 트랜지스터를 이용한 대전류 제어회로의 경우, 앞서 전술한 바와 같이 반도체 트랜지스터에서 열폭주(Thermal Runaway) 현상으로 인해 회로 이상이 자주 발생되는 문제가 있고, 그 문제를 해결하기 위하여, 일반적으로 방열을 위한 방열판 및 정전류 IC가 형성되게 된다.
따라서, 전력용 반도체 트랜지스터는 이와 같은 본질적인 문제로 인해 패키지 비용이 비싸며, 또한 방열판 및 정전류 IC 등으로 인해 그 사이즈 역시 매우 크다는 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-0979432호(2010년09월02일 공고)
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 LED 모듈구동 컨트롤부를 통해 LED 모듈구동용 기준전압에 맞게 스위칭시킬 수 있고, 초저발열 파워디바이스인 HTR을 적용하여 LED조명장치의 발열문제를 해결할 수 있고, 장시간 사용할 수 있으며, 고용량 정전류 특성을 구현함으로써, LED 조명장치에 별도의 정전류 IC를 구비하지 않아도 최소형 및 초박형 디바이스로 제작할 수 있는 소형화 및 정전류제어가 향상된 LED 조명제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 소형화 및 정전류제어가 향상된 LED 조명제어장치는
병렬로 복수개로 배열된 병렬형 LED 모듈이 구성된 LED 조명을 제어하는 장치에 있어서,
상기 LED 조명제어장치는 전류인가용 컨넥터와 연결되어 구동전류를 인가받아 제1 HTR 소자의 온-오프 스위칭을 제어하는 제1 HTR 스위치용 트랜지스터(110)와,
제1 HTR 스위치용 트랜지스터의 온-오프 스위칭 신호에 의해 온-오프되어 제1 MIT 소자의 자체발열을 방지하면서 스위칭 작용을 통해 병렬형 LED 모듈의 전류를 제어하는 제1 HTR 소자(120)가 포함되어 구성된 싱글모듈타입(100)으로 이루어지짐으로서 달성된다.
또한, 본 발명에 따른 소형화 및 정전류제어가 향상된 LED 조명제어장치는
병렬로 복수개로 배열된 병렬형 LED 모듈이 구성된 LED 조명을 제어하는 장치에 있어서,
상기 LED 조명제어장치는 제2 HTR 스위치용 트랜지스터의 베이스 단자로 PWM 펄스 신호를 출력시키고, 병렬형 LED 모듈을 지나 출력되는 출력전류를 센싱한 후, 다시 병렬형 LED 모듈로 유입되는 입력전류를 LED 모듈구동용 기준전압에 맞게 스위칭시키는 LED 모듈구동 컨트롤부(210)와,
LED 모듈구동 컨트롤부로부터 출력된 전류제어 펄스를 베이스 단자로 입력받아 제2 HTR 소자의 온-오프 스위칭을 제어하는 제2 HTR 스위치용 트랜지스터(220)와,
제2 HTR 스위치용 트랜지스터의 온-오프 스위칭 신호에 의해 온-오프되어 제2 HTR소자의 자체발열을 방지하면서 스위칭 작용을 통해 병렬형 LED 모듈의 전류를 제어하는 제2 HTR 소자(230)으로 포함되어 구성된 멀티모듈타입(200)으로 이루어짐으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 LED 모듈구동 컨트롤부를 통해 LED 모듈구동용 기준전압에 맞게 스위칭시킬 수 있어 LED 모듈의 밝기를 동일하게 유지시킬 수 있고, 초저발열 파워디바이스인 HTR을 적용하여 LED조명장치의 발열문제를 해결할 수 있고, 장시간 사용할 수 있으며, 고용량 정전류 특성을 구현함으로써, LED 조명장치에 별도의 정전류 IC를 구비하지 않아도 최소형 및 초박형 디바이스로 제작할 수 있는 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 소형화 및 정전류제어가 향상된 LED 조명제어장치의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 제1 HTR 스위치용 트랜지스터(110) + 제1 HTR 소자(120)로 이루어진 싱글모듈타입(100)의 구성요소를 도시한 회로도,
도 3은 본 발명에 따른 LED 모듈구동 컨트롤부(210) + 제2 HTR 스위치용 트랜지스터(220) + 제2 HTR 소자(230)로 이루어진 멀티모듈타입(200)의 구성요소를 도시한 회로도,
도 4는 본 발명에 따른 제1 HTR 스위치용 트랜지스터(110) + 제1 HTR 소자(120)로 이루어진 싱글모듈타입(100)의 LED 조명제어장치를 도시한 일실시예도,
도 5는 본 발명에 따른 제1 HTR 소자와 제2 HTR 소자의 동작과정을 도시한 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 제1 MIT 소자(121)의 구성요소를 도시한 정단면도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 소형화 및 정전류제어가 향상된 LED 조명제어장치의 구성요소를 도시한 블럭도에 관한 것으로, 이는 제1 HTR 스위치용 트랜지스터(110) + 제1 HTR 소자(120)로 이루어진 싱글모듈타입(100)과, LED 모듈구동 컨트롤부(210) + 제2 HTR 스위치용 트랜지스터(220) + 제2 HTR 소자(230)로 이루어진 멀티모듈타입(200)으로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 제1 HTR 스위치용 트랜지스터(110) + 제1 HTR 소자(120)로 이루어진 싱글모듈타입(100)에 관해 설명한다.
상기 제1 HTR 스위치용 트랜지스터(110)는 전류인가용 컨넥터(100a)와 연결되어 구동전류를 인가받아 제1 HTR 소자의 온-오프 스위칭을 제어하는 역할을 한다.
이는 NPN형 트랜지스터로 구성되고, 베이스단자에 전류인가용 컨넥터의 출력단자가 연결되어 전류인가용 컨넥터로부터 구동전류 신호를 입력받아 턴온된 후, HTR 소자를 온 시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 제1 HTR 소자(120)에 관해 설명한다.
상기 제1 HTR 소자(120)는 제1 HTR 스위치용 트랜지스터의 온-오프 스위칭 신호에 의해 온-오프되어 제1 MIT 소자의 자체발열을 방지하면서 스위칭 작용을 통해 병렬형 LED 모듈의 전류를 제어하는 것으로, 이는 IC칩 형상으로 외형이 구성되고, 내부에 제1 MIT 소자(121)와 제1 MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)(122)가 구성된다.
상기 제1 MIT 소자(121)는 제1 HTR 스위치용 트랜지스터의 이미터 단자와 입력측이 연결되고, 제1 HTR 스위치용 트랜지스터의 온-오프제어를 통해 MIT(금속절연체 전이 : Metal-Insulator Transition)를 발생시켜서 전이전압 이상을 갖는 대전류가 흐르도록 하는 역할을 한다.
상기 제1 MIT 소자(121)는 도 6에서 도시한 바와 같이, 기판(121a), 기판 상에 형성된 MIT 박막(121b), 및 기판 상부로 MIT 박막 측면과 상면으로 서로 대향하면서 형성된 제1 전극 박막(121c) 및 제2 전극 박막(121d)을 포함한다. 즉, 제1 전극 박막과 제2 전극 박막은 MIT 박막을 사이에 두고 서로 분리되어 있다.
한편, 기판 상부로 MIT 박막과 기판 사이에 격자 부정합을 완화시키기 위해 버퍼층이 더 형성될 수 있다.
본 발명에 적용되는 제1 MIT 소자(121), 즉 MIT 박막(121b)은 온도, 압력, 전압 및 전자기파를 포함하는 물리적 특성 변화에 의해 금속-절연체 전이(Metal-Insulator Transition: MIT)를 일으키는 특성을 갖는다.
예컨대, MIT 박막으로 인가되는 소정 전이 전압 이상이나, 또는 일정 전압이 인가된 상태에서 소정 임계 온도 이상에서 전기적 특성이 급격하게 변한다.
즉, MIT 박막은 도 5에서 도시한 바와 같이, 전이 전압 또는 임계 온도 미만에서 절연체의 상태를 나타내다가, 전이 전압 또는 임계 온도 이상에서 금속상태로 전이하면서 급격한 불연속 MIT가 발생한다.
MIT 박막은 박막 형태 예컨대, 세라믹 박막이나 단결정 박막으로 매우 작은 사이즈로 제작될 수 있으므로, 전체 제1 MIT 소자는 마이크로 미터(㎛) 단위의 매우 작은 사이즈로 제작될 수 있으며, 경제적인 측면에서도 매우 저렴한 가격으로 제작될 수 있다는 장점을 갖는다.
상기 제1 MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)(122)는 제1 MIT 소자의 출력측과 베이스단자가 연결되고, 컬렉터 단자가 병렬형 LED 모듈의 입력측과 연결되어, 제1 MIT 소자로부터 MIT가 발생되면 턴온되어 병렬형 LED 모듈로 전류를 인가시키고, 제1 MIT 소자로부터 MIT 발생이 멈추면 턴오프되어 병렬형 LED 모듈로 인가되는 전류를 스톱시키도록 스위칭시키는 역할을 한다.
상기 제1 MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)(122)는 제1 MIT 소자에서 MIT 발생 전에는 에미터와 베이스 전극 사이에 전압 차이가 작아 턴-오프 상태에 있다.
즉, 제1 MIT 소자에 대부분의 전압이 걸리게 되고 MIT 저항소자로는 미미한 전압이 걸리게 되어 에미터와 베이스 전극 사이에 전압차는 문턱 전압값을 넘지못한다.
그러나, 제1 MIT 소자에서 MIT가 발생한 경우, 제1 MIT 소자는 금속상태가 되어 대전류가 흐르게 되고, 제1 MIT 소자에 작은 전압이 걸리고, 반대로 MIT 저항소자에는 큰 전압이 걸리게 된다. 즉, 베이스 전극으로 큰 전압이 인가된다.
따라서, 제1 MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)가 턴-온 되고, 제1 MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)로 전류가 흐르게 된다.
그에 따라, 제1 MIT 소자로 흐르는 전류는 감소하게 된다.
또한, 이러한, 전류 감소와 함께 제1 MIT소자는 절연체 상태로 복귀되고 그에 따라, 제1 MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)도 턴-오프 상태로 복귀된다.
결국, 제1 HTR 소자는 전이 전압에서 MIT를 일으키는 제1 MIT 소자 및 제1 MIT 소자의 자체발열을 방지하는 제1 MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)를 포함함으로써, 제1 MIT 소자의 자체발열을 방지하면서 제1 MIT 소자의 스위칭 작용을 통해 병렬형 LED 모듈를 효율적으로 제어할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 제2 LED 모듈구동 컨트롤부(210) + 제2 HTR 스위치용 트랜지스터(220) + 제2 HTR 소자(230)로 이루어진 멀티모듈타입(200)에 관해 설명한다.
상기 제2 LED 모듈구동 컨트롤부(210)는 제2 HTR 스위치용 트랜지스터의 베이스 단자로 PWM 펄스 신호를 출력시키고, 병렬형 LED 모듈을 지나 출력되는 출력전류를 센싱한 후, 다시 병렬형 LED 모듈로 유입되는 입력전류를 LED 모듈구동용 기준전압에 맞게 스위칭시키는 역할을 한다.
이는 레퍼런스 전압 설정부(211), 비교기(212), 마이컴부(213), 출력전류 센싱부(214)로 구성된다.
상기 레퍼런스 전압 설정부(211)는 병렬형 LED 모듈 구동용 레퍼런스 전압을 설정하는 역할을 한다.
이는 VCC 전원을 저항 R7, 저항 R8, 콘덴서 C5가 적분되어 쿼드 아날로그 스위치(Quad Analog Switch)의 입력단자(1)에 입력되고, 마이컴부로부터 쿼드 아날로그 스위치(Quad Analog Switch)의 콘트롤 입력단자(13)에 선택신호(LED_D1)가 입력되면, 입력단자(1)로부터 입력된 저항 R7, 저항 R8, 콘덴서 C5의 적분값을 통해 베이스 LED 모듈구동용 레퍼런스 전압값(4.0V)보다 30% 전압강하시켜 병렬형 LED 모듈의 휘도가 기준치(500Lux)에 비해 1.3배가 되도록 레퍼런스 전압이 비교기의 레퍼런스입력단자에 출력되도록 구성된다.
상기 비교기(212)는 출력전류 센싱부를 통해 LED 전조등의 병렬형 LED 모듈을 지나 출력되는 출력전류를 센싱하고, 센싱한 출력전류데이터를 레퍼런스 전압 설정부로부터 설정된 LED 모듈 구동용 레퍼런스 전압값과 비교한 후, 출력데이터를 마이컴부로 입력시키는 역할을 한다.
이는 OP앰프로 구성되고, (+)입력단자에 레퍼런스 전압 설정부로부터 설정된 LED 모듈 구동용 레퍼런스 전압값이 입력되고, (-)입력단자에 출력전류 센싱부를 통해 센싱된 출력전류가 입력되며, 출력단자가 마이컴부의 P1.0/AIN0단자에 인가되어 병렬형 LED 모듈을 지나 출력되는 출력전류와 레퍼런스 전압 설정부로부터 설정된 LED 모듈 구동용 레퍼런스 전압값을 비교한 출력데이터가 마이컴부로 입력된다.
상기 마이컴부(213)는 HTR 스위치용 트랜지스터의 베이스 단자로 PWM 펄스 신호를 출력시키고, 비교기를 통해 출력된 비교값을 입력받아 PWM 펄스폭을 제어한 후, 병렬형 LED 모듈로 유입되는 입력전류를 LED 모듈구동용 기준전압에 맞게 스위칭시키도록 제어하는 역할을 한다.
이는 입력단자 P1.0/AIN0에 비교기의 출력단자가 연결되어 병렬형 LED 모듈을 지나 출력되는 출력전류와 레퍼런스 전압 설정부로부터 설정된 LED 모듈 구동용 레퍼런스 전압값을 비교한 출력데이터가 입력되고, 출력단자 P1.1/AIN1에 HTR 스위치용 트랜지스터의 베이스 단자가 연결되어 HTR용 스위치용 트랜지스터로 PWM 펄스 신호를 출력시키며, 출력단자 P1.2단자에 쿼드 아날로그 스위치(Quad Analog Switch)의 콘트롤 입력단자(13)가 연결되어 쿼드 아날로그 스위치(Quad Analog Switch)의 콘트롤 입력단자(13)쪽으로 선택신호(LED_D1)를 출력시킨다.
상기 출력전류 센싱부(214)는 병렬형 LED 모듈의 출력측에 연결되어 출력전류를 센싱한 후, LED 모듈구동 컨트롤부로 전달시키는 역할을 한다.
이는 저항 R5, 캐패시터 C3가 연결되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 LED 모듈구동 컨트롤부(210)와 연결된 제2 HTR 스위치용 트랜지스터(220)에 관해 설명한다.
상기 제2 HTR 스위치용 트랜지스터(220)는 LED 모듈구동 컨트롤부로부터 출력된 전류제어 펄스를 베이스 단자로 입력받아 제2 HTR 소자의 온-오프 스위칭을 제어하는 역할을 한다.
이는 NPN형 트랜지스터로 구성되고, 베이스단자에 마이컴부의 출력단자 P1.1/AIN1가 연결되어 마이컴부로부터 PWM 펄스 신호를 입력받아 턴온된 후, 제2 HTR 소자를 온 시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 제2 HTR 소자(230)에 관해 설명한다.
상기 제2 HTR 소자(230)는 제2 HTR 스위치용 트랜지스터의 온-오프 스위칭 신호에 의해 온-오프되어 제2 MIT 소자의 자체발열을 방지하면서 스위칭 작용을 통해 병렬형 LED 모듈의 전류를 제어하는 것으로, 이는 IC칩 형상으로 외형이 구성되고, 내부에 제2 MIT 소자(231)와 제2 MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)(232)가 구성된다.
상기 제2 MIT 소자(231)는 제2 HTR 스위치용 트랜지스터의 이미터 단자와 입력측이 연결되고, 제2 HTR 스위치용 트랜지스터의 온-오프제어를 통해 MIT(금속절연체 전이 : Metal-Insulator Transition)를 발생시켜서 전이전압 이상을 갖는 대전류가 흐르도록 하는 역할을 한다.
상기 제2 MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)(232)는 제2 MIT 소자의 출력측과 베이스단자가 연결되고, 컬렉터 단자가 병렬형 LED 모듈의 입력측과 연결되어, 제2 MIT 소자로부터 MIT가 발생되면 턴온되어 병렬형 LED 모듈로 전류를 인가시키고, 제2 MIT 소자로부터 MIT 발생이 멈추면 턴오프되어 병렬형 LED 모듈로 인가되는 전류를 스톱시키도록 스위칭시키는 역할을 한다.
상기 제2 MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)는 제2 MIT 소자에서 MIT 발생 전에는 에미터와 베이스 전극 사이에 전압 차이가 작아 턴-오프 상태에 있다.
즉, 제2 MIT 소자에 대부분의 전압이 걸리게 되고 MIT 저항소자로는 미미한 전압이 걸리게 되어 에미터와 베이스 전극 사이에 전압차는 문턱 전압값을 넘지못한다.
그러나, 제2 MIT 소자에서 MIT가 발생한 경우, 제2 MIT 소자는 금속상태가 되어 대전류가 흐르게 되고, 제2 MIT 소자에 작은 전압이 걸리고, 반대로 MIT 저항소자에는 큰 전압이 걸리게 된다. 즉, 베이스 전극으로 큰 전압이 인가된다.
따라서, 제2 MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)가 턴-온 되고, 제2 MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)로 전류가 흐르게 된다.
이하, 본 발명에 따른 소형화 및 정전류제어가 향상된 LED 조명제어장치의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
[HTR 스위치용 트랜지스터 + HTR 소자로 이루어진 싱글모듈타입형 LED 조명제어장치]
먼저, HTR 스위치용 트랜지스터에서 전류인가용 컨넥터로부터 구동전류를 인가받아 HTR 소자의 온-오프 스위칭을 제어한다.
이어서, HTR 소자에서 HTR 스위치용 트랜지스터로부터 구동전류를 인가받아 턴온되면, HTR 소자의 MIT 소자로 대전류가 흘러 MIT가 발생된다.
즉, MIT 소자는 금속상태가 되어 대전류가 흐르게 되고, MIT 소자에 작은 전압이 걸리고, 반대로 MIT 저항소자에는 큰 전압이 걸리게 된다.
이때, MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)의 베이스 전극으로 큰 전압이 인가된다.
이어서, HTR 소자의 MIT 소자에 MIT가 발생되면, MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)가 턴-온 되고, MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)로 전류가 흐르게 된다.
이어서, MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)가 턴온되면, 병렬형 LED 모듈로 전류가 유입된다.
이처럼, 본 발명에 따른 HTR 스위치용 트랜지스터 + HTR 소자로 이루어진 LED 조명제어장치는 전이 전압에서 MIT를 일으키는 MIT 소자 및 MIT 소자의 자체발열을 방지하는 MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)를 포함함으로써, MIT 소자의 자체발열을 방지하면서 MIT 소자의 스위칭 작용을 통해 병렬형 LED 모듈를 효율적으로 제어할 수 있다.
[LED 모듈구동 컨트롤부 + HTR 스위치용 트랜지스터 + HTR 소자로 이루어진 멀티모듈타입형 LED조명제어장치]
먼저, LED 모듈구동 컨트롤부의 마이컴부에서 HTR 스위치용 트랜지스터의 베이스 단자로 PWM 펄스 신호를 출력시킨다.
이어서, HTR 스위치용 트랜지스터에서 LED 모듈구동 컨트롤부로부터 출력된 전류제어 펄스를 베이스 단자로 입력받아 HTR 소자의 온-오프 스위칭을 제어한다.
이어서, HTR 소자에서 HTR 스위치용 트랜지스터로부터 구동전류를 인가받아 턴온되면, HTR 소자의 MIT 소자로 대전류가 흘러 MIT가 발생된다.
즉, MIT 소자는 금속상태가 되어 대전류가 흐르게 되고, MIT 소자에 작은 전압이 걸리고, 반대로 MIT 저항소자에는 큰 전압이 걸리게 된다.
이때, MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)의 베이스 전극으로 큰 전압이 인가된다.
이어서, HTR 소자의 MIT 소자에 MIT가 발생되면, MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)가 턴-온 되고, MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)로 전류가 흐르게 된다.
이어서, MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)가 턴온되면, 병렬형 LED 모듈로 전류가 유입된다.
이어서, 출력전류 센싱부를 통해 병렬형 LED 모듈의 출력측에서 출력되는 출력전류를 센싱한 후, LED 모듈구동 컨트롤부의 비교기로 전달시킨다.
이어서, LED 모듈구동 컨트롤부의 비교기에서 출력전류 센싱부를 통해 LED 전조등의 병렬형 LED 모듈을 지나 출력되는 출력전류를 센싱하고, 센싱한 출력전류데이터를 레퍼런스 전압 설정부로부터 설정된 LED 모듈 구동용 레퍼런스 전압값과 비교한 후, 출력데이터를 마이컴부로 입력시킨다.
이어서, 마이컴부에서 비교기를 통해 출력된 비교값을 입력받아 PWM 펄스폭을 제어한 후, 병렬형 LED 모듈로 유입되는 입력전류를 LED 모듈구동용 기준전압에 맞게 스위칭시키도록 제어한다.
이하, 본 발명에 따른 제1 HTR 소자(120)와 제2 HTR 소자(230)의 신뢰성 시험을 실시하였다.
먼저, 제1 HTR 소자(120)와 제2 HTR 소자(230)가 서로 동일한 것이므로, 제1 HTR 소자 644개를 기준으로 시험하였다.
또한, 선행조건(Precondition)으로, 베이크(Bake) 125℃, 상대습도 24h+85℃/85% R.H., 168h+역류(Reflow)(260℃), 3사이클로 설정해서 고온반전바이어스 시험(HTRB : High Temperature Reverse Bias), 온도·습도 바이어스 시험(THB : Temperature, Humidity with Bias), 온도 사이클 시험(TC: Temperature Cycle), 압력쿠기테스트(PCT:Pressure Cooker Test), 고온저장테스트(HTS : High Temperature Storage), 저온저장테스트(LTS : Low Temperature Storage)를 표 1과 같이 실시하였다.
시험항목 시험조건 시험방법 및 규격 수량 시험결과
선행조건
(Precondition)		 베이크(Bake) 125℃, 상대습도 24h+85℃/85% R.H., 168h+역류(Reflow)(260℃), 3사이클 시험규격(JESD22-A113F) 154 특이사항
없음
고온반전바이어스 시험
(HTRB : High Temperature Reverse Bias)		 150℃±5℃, 1008h
VCB=80V		 시험규격(JESD22-A108C) 85 특이사항없음
온도·습도 바이어스 시험
(THB : Temperature, Humidity with Bias)		 85℃±2℃, 85%±5% R.H,
VCB=80V,1008h		 시험규격(JESD22-A101C) 85 특이사항없음
온도 사이클 시험
(TC: Temperature Cycle)		 150(+15,-0)℃/-65(+0,-10)℃, 1000사이클 시험규격(JESD22-A104D) 80 특이사항없음
압력쿠기테스트
(PCT:Pressure Cooker Test)		 121±2℃, 100% R.H/205kPa, 168h 시험규격(JESD22-A102C) 80 특이사항없음
고온저장테스트
(HTS : High Temperature Storage)		 150(+10,-0)℃, 1008h 시험규격(JESD22-A103C) 80 특이사항없음
저온저장테스트
(LTS : Low Temperature Storage)		 -55(+0,-10)℃, 1008h 시험규격(JESD22-A119) 80 특이사항없음
시험결과, 본 발명에 따른 제1 HTR 소자(120)와 제2 HTR 소자(230)에서는 상기 고온반전바이어스 시험(HTRB : High Temperature Reverse Bias), 온도·습도 바이어스 시험(THB : Temperature, Humidity with Bias), 온도 사이클 시험(TC: Temperature Cycle), 압력쿠기테스트(PCT:Pressure Cooker Test), 고온저장테스트(HTS : High Temperature Storage), 저온저장테스트(LTS : Low Temperature Storage)에서 특이 사항 없음으로 최종결과가 나왔다.
100 : 싱글모듈타입 110 : 제1 HTR 스위치용 트랜지스터 120 : 제1 HTR 소자 200 : 멀티모듈타입
210 : LED 모듈구동 컨트롤부 220 : 제2 HTR 스위치용 트랜지스터(220)
230 : 제2 HTR 소자

Claims (5)

  1. 병렬로 복수개로 배열된 병렬형 LED 모듈이 구성된 LED 조명을 제어하는 장치로 이루어지고,
    상기 LED 조명제어장치는 전류인가용 컨넥터와 연결되어 구동전류를 인가받아 제1 HTR 소자의 온-오프 스위칭을 제어하는 제1 HTR 스위치용 트랜지스터(110)와,
    제1 HTR 스위치용 트랜지스터의 온-오프 스위칭 신호에 의해 온-오프되어 제1 MIT 소자의 자체발열을 방지하면서 스위칭 작용을 통해 병렬형 LED 모듈의 전류를 제어하는 제1 HTR 소자(120)가 포함되어 구성된 싱글모듈타입(100)으로 이루어지는 소형화 및 정전류제어가 향상된 LED 조명제어장치에 있어서,
    상기 제1 HTR 소자(120)는
    제1 HTR 스위치용 트랜지스터의 이미터 단자와 입력측이 연결되고, 제1 HTR 스위치용 트랜지스터의 온-오프제어를 통해 MIT(금속절연체 전이 : Metal-Insulator Transition)를 발생시켜서 전이전압 이상을 갖는 대전류가 흐르도록 하는 제1 MIT 소자(121)와,
    제1 MIT 소자의 출력측과 베이스단자가 연결되고, 컬렉터 단자가 병렬형 LED 모듈의 입력측과 연결되어, 제1 MIT 소자로부터 MIT가 발생되면 턴온되어 병렬형 LED 모듈로 전류를 인가시키고, 제1 MIT 소자로부터 MIT 발생이 멈추면 턴오프되어 병렬형 LED 모듈로 인가되는 전류를 스톱시키도록 스위칭시키는 제1 MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)(122)로 구성되는 것을 특징으로 하는 소형화 및 정전류제어가 향상된 LED 조명제어장치.
  2. 삭제
  3. 병렬로 복수개로 배열된 병렬형 LED 모듈이 구성된 LED 조명을 제어하는 장치에 있어서,
    상기 LED 조명제어장치는 제2 HTR 스위치용 트랜지스터의 베이스 단자로 PWM 펄스 신호를 출력시키고, 병렬형 LED 모듈을 지나 출력되는 출력전류를 센싱한 후, 다시 병렬형 LED 모듈로 유입되는 입력전류를 LED 모듈구동용 기준전압에 맞게 스위칭시키는 LED 모듈구동 컨트롤부(210)와,
    LED 모듈구동 컨트롤부로부터 출력된 전류제어 펄스를 베이스 단자로 입력받아 제2 HTR 소자의 온-오프 스위칭을 제어하는 제2 HTR 스위치용 트랜지스터(220)와,
    제2 HTR 스위치용 트랜지스터의 온-오프 스위칭 신호에 의해 온-오프되어 제2 HTR소자의 자체발열을 방지하면서 스위칭 작용을 통해 병렬형 LED 모듈의 전류를 제어하는 제2 HTR 소자(230)으로 포함되어 구성된 멀티모듈타입(200)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소형화 및 정전류제어가 향상된 LED 조명제어장치.
  4. 제3항에 있어서, LED 모듈구동 컨트롤부(210)는
    병렬형 LED 모듈 구동용 레퍼런스 전압을 설정하는 레퍼런스 전압 설정부(211)와,
    출력전류 센싱부를 통해 LED 전조등의 병렬형 LED 모듈을 지나 출력되는 출력전류를 센싱하고, 센싱한 출력전류데이터를 레퍼런스 전압 설정부로부터 설정된 LED 모듈 구동용 레퍼런스 전압값과 비교한 후, 출력데이터를 마이컴부로 입력시키는 비교기(212)와,
    제2 HTR 스위치용 트랜지스터의 베이스 단자로 PWM 펄스 신호를 출력시키고, 비교기를 통해 출력된 비교값을 입력받아 PWM 펄스폭을 제어한 후, 병렬형 LED 모듈로 유입되는 입력전류를 LED 모듈구동용 기준전압에 맞게 스위칭시키도록 제어하는 마이컴부(213)와,
    병렬형 LED 모듈의 출력측에 연결되어 출력전류를 센싱한 후, LED 모듈구동 컨트롤부로 전달시키는 출력전류 센싱부(214)로 구성되는 것을 특징으로 하는 소형화 및 정전류제어가 향상된 LED 조명제어장치.
  5. 상기 제3항에 있어서, 제2 HTR 소자(230)는
    제2 HTR 스위치용 트랜지스터의 이미터 단자와 입력측이 연결되고, 제2 HTR 스위치용 트랜지스터의 온-오프제어를 통해 MIT(금속절연체 전이 : Metal-Insulator Transition)를 발생시켜서 전이전압 이상을 갖는 대전류가 흐르도록 하는 제2 MIT 소자(231)와,
    제2 MIT 소자의 출력측과 베이스단자가 연결되고, 컬렉터 단자가 병렬형 LED 모듈의 입력측과 연결되어, 제2 MIT 소자로부터 MIT가 발생되면 턴온되어 병렬형 LED 모듈로 전류를 인가시키고, 제2 MIT 소자로부터 MIT 발생이 멈추면 턴오프되어 병렬형 LED 모듈로 인가되는 전류를 스톱시키도록 스위칭시키는 MIT 온-오프용 트랜지스터(TR)(232)로 구성되는 것을 특징으로 하는 소형화 및 정전류제어가 향상된 LED 조명제어장치.
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