KR101483454B1 - 발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치 - Google Patents

발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치 Download PDF

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Abstract

조명 장치는 발광다이오드 어레이 모듈과 그의 정전류 제어를 위한 구동부를 포함한다. 발광다이오드 어레이 모듈에는, 하나 이상의 발광다이오드 어레이와 더불어 모듈의 기종(랭크) 분류에 따라 다른 값을 갖는 내부저항이 구성된다. 구동부는 내부저항을 이용해 모듈을 탐지하여 해당 모듈의 기종을 식별할 수 있다. 혹은, 구동부는 하나의 내부저항을 모듈 탐지 목적으로 사용함과 동시에, 정전류 구현을 위한 피드백 회로의 일부로 사용할 수 있다. 이러한 경우 kΩ 단위의 내부저항을 사용하고, 이에 상응하여 내부저항의 전류를 100배 이상 증폭하여 해당 전류를 발광다이오드 어레이 모듈에 싱크함으로써, 도선저항의 영향을 최소화하고, 발광다이오드 어레이에 흐르는 구동전류를 안정화시킬 수 있다.
이에 따라, 여러 가지 발광다이오드 어레이 모듈들과 연동 가능한 하나의 구동회로를 구현하여, 발광다이오드 어레이 모듈의 기종 변화에 유연하게 대처할 수 있다.

Description

발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치{Light apparatus using light emitting diode as lightsource}
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로, 특히 발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치에 관한 것이다.
차량의 외측에는 전조등, 방향 지시등, 후방 경고등과 같은 각종 조명이 장착되어, 운전자의 시야를 확보하거나 차량의 주행상태를 외부에 알리는 등의 역할을 수행한다.
최근에는, 차량용 조명의 광원으로 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 사용하는 기술이 도입되고 있다.
발광다이오드는 다이오드의 특성을 가지는 것으로서, 반도체의 p-n 접합구조를 이용해 소수캐리어를 만들어내며, 전류를 흐르게 하면 이들의 재결합에 의하여 발광이 이루어진다.
일반적으로, 발광다이오드를 광원으로 사용하는 차량용 조명 장치는 어레이 구조의 발광다이오드들이 설치되어 있는 발광다이오드 어레이 모듈(LAM: LED Array Module)과, 이를 일정 전류로 제어하여 휘도를 조절하기 위한 구동회로 부분을 포함한다.
차량용 조명을 구성하는 발광다이오드 어레이 모듈로는 여러 가지가 있으며, 차량의 종류나 사양 등에 따라 그 기종(랭크, RANK)이 결정된다. 또한, 차량용 조명에 사용되는 발광다이오드 어레이 모듈에 적합한 구동회로가 함께 구성된다.
그런데, 이와 같은 차량용 조명 장치의 경우, 사용되는 발광다이오드 어레이 모듈의 기종 분류에 따라 그에 대한 구동회로의 레이아웃이 달라져야 하므로, 설계 또는 설치 작업이 번거로운 문제점이 있다.
특히, 발광다이오드 어레이 모듈과 연동하는 구동회로가 차체 내부에 설치되는 경우, 설계나 생산, 운용 과정에서 발광다이오드 어레이 모듈이 교체되면, 차체 상에 조립된 구동회로를 뜯어내어 재조립하는 어려운 작업을 수행하여야 하는 문제점이 있다.
10-2011-0042139
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 여러 가지 발광다이오드 어레이 모듈들과 연동 가능하고, 발광다이오드 어레이 모듈의 기종 변화에 유연하게 대처할 수 있는, 발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 차량에서와 같이 발광다이오드 어레이 모듈과 그 구동회로가 구분 설치되는 구조에서, 발광다이오드 어레이 모듈의 교체에 무관하게 구동회로를 그대로 사용하여 설계 및 설치 편의성을 높일 수 있는, 발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 조명 장치는, 발광다이오드 어레이와, 기 설정된 저항값을 가지는 고유저항을 포함하는 발광다이오드 어레이 모듈; 및 구동전압을 인가받아 상기 고유저항에 정전류를 공급하되, 상기 고유저항에 흐르는 정전류를 기 설정된 비율만큼 증폭하여 상기 발광다이오드 어레이의 싱크전류로서 제공하는 구동부를 포함한다. 여기서, 상기 고유저항은 복수의 기종에 대하여 미리 설정되는 기종별 저항값들 중 상기 모듈의 기종에 상응하는 어느 하나의 저항값을 가지고, 상기 모듈의 기종 식별을 위해 상기 발광다이오드 어레이와 함께 상기 모듈 내에 실장된다. 상기 구동부는 상기 복수의 기종에 대해 사용 가능하게 구성되어 상기 기종별 저항값들 중 어느 하나로 선택되는 상기 탐지저항의 저항값에 상응하여 정전류 제어를 수행한다.
상기 구동부는, 상기 구동전압을 인가받아 상기 고유저항에 전류를 공급하되, 일단이 접지로 연결되는 상기 고유저항의 타단에 연결되어, 상기 고유저항으로부터 검출되는 검출전압 및 기 설정된 기준전압 간의 차전압에 따른 네거티브 피드백 동작을 수행함으로써, 상기 고유저항에 흐르는 전류를 정전류로 제어하는 정전류 공급부; 및 상기 고유저항에 흐르는 정전류를 기 설정된 비율만큼 증폭한 미러전류를 생성하여 상기 미러전류에 의해 상기 발광다이오드 어레이의 전류를 싱크하는 전류 미러부를 포함할 수 있다.
상기 정전류 공급부는, 두 입력단으로 상기 검출전압 및 상기 기준전압을 인가받아 비교하는 감지 증폭기; 및 상기 감지 증폭기의 출력을 게이트 전압으로 하고, 게이트 전압에 따라 드레인단으로부터 소스단으로 흐르는 전류량을 조절하여 상기 소스단에 연결된 상기 고유저항의 전류 흐름을 일정하게 제어하는 정전류 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 전류 미러부는, 전류 미러를 구성하는 한 쌍의 트랜지스터를 포함하여 상기 고유저항에 흐르는 전류를 미러링하는 제1 전류 미러부; 및 서로 다른 사이즈로 구현되어 전류 미러를 구성하는 한 쌍의 트랜지스터를 포함하며, 상기 제1 전류 미러부에서 미러링한 전류를 전달받아 기 설정된 비율만큼 증폭하여 상기 발광다이오드 어레이의 싱크전류를 상기 비율에 상응하는 소정 배수로 조절하는 제2 전류 미러부를 포함할 수 있다.
상기 제2 전류 미러부는, 1:β(β는 1000 이상 2000 이하의 값)의 비율로 구현된 한 쌍의 트랜지스터를 포함하여 입력전류를 β배만큼 증폭시켜 출력할 수 있다.
상기 고유저항은, 1kΩ 내지 100kΩ 사이의 저항값을 가지며, 상기 발광다이오드 어레이의 출력특성에 따라 일정 저항값으로 미리 결정될 수 있다.
상기 발광다이오드 어레이 모듈은, 상기 발광다이오드 어레이의 애노드단에 연결된 제1 단자, 상기 발광다이오드 어레이의 캐소드단에 연결된 제2 단자, 상기 고유저항의 일단에 연결된 제3 단자, 상기 고유저항의 타단에 연결된 제4 단자를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 조명 장치는, 발광다이오드 어레이와, 탐지저항을 포함하는 발광다이오드 어레이 모듈; 모듈정보 테이블을 저장하고, 상기 탐지저항을 이용해 상기 발광다이오드 어레이 모듈의 기종을 식별하며, 상기 모듈정보 테이블로부터 상기 식별된 기종에 상응하는 저항값을 읽어들이는 모듈 탐지부; 및 상기 발광다이오드 어레이와 가변저항 사이를 흐르는 전류 경로를 제공하되, 상기 가변저항의 저항값을 상기 모듈 탐지부에서 읽어들인 저항값으로 변화시키고, 상기 가변저항에 흐르는 전류를 전압으로 검출하여 검출전압을 기준전압과 비교하며, 비교결과에 따른 피드백을 수행하여 상기 발광다이오드 어레이에 흐르는 구동전류를 안정화시키는 정전류 공급부를 포함할 수 있다.
상기 탐지저항의 일단은 배터리전압이 인가되는 상기 발광다이오드 어레이의 애노드단에 연결되고, 타단은 정전류원을 통해 접지로 연결될 수 있다.
상기 모듈 탐지부는, 상기 탐지저항의 양단에 걸리는 전압들 간의 차전압을 검출하는 감지 증폭기; 상기 탐지저항의 타단을 접지로 연결하는 전류원; 및 상기 감지 증폭기의 출력에 대하여 아날로그-디지털 변환을 수행하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함하고, 상기 정전류 공급부는, 상기 아날로그-디지털 컨버터로부터의 출력에 따라 저항값이 가변되는 가변저항; 기준전압과 상기 가변저항으로부터의 검출전압을 비교하는 감지 증폭기; 및 상기 발광다이오드 어레이의 출력과 상기 가변저항 사이의 노드에 연결되어, 상기 감지 증폭기의 출력에 따라 전류량을 제어하는 정전류 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 발광다이오드 어레이 모듈은, 상기 발광다이오드 어레이의 애노드단과 상기 탐지저항의 일단에 연결된 제1 단자, 상기 발광다이오드 어레이의 캐소드단에 연결된 제2 단자, 상기 탐지저항의 타단에 연결된 제3 단자를 포함할 수 있다.
혹은, 상기 탐지저항의 일단에는 설정전압이 정전류원을 통해 인가되고, 상기 탐지저항의 타단은 접지로 연결될 수 있다.
상기 모듈 탐지부는, 상기 탐지저항의 일단을 설정전압으로 연결하는 전류원; 및 상기 탐지저항의 일단에 걸리는 전압을 수신하여 아날로그-디지털 변환을 수행하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함하고, 상기 정전류 공급부는, 상기 아날로그-디지털 컨버터로부터의 출력에 따라 저항값이 가변되는 가변저항; 기준전압과 상기 가변저항으로부터의 검출전압을 비교하는 감지 증폭기; 및 상기 발광다이오드 어레이의 출력과 상기 가변저항 사이의 노드에 연결되어, 상기 감지 증폭기의 출력에 따라 전류량을 제어하는 정전류 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 발광다이오드 어레이 모듈은, 상기 발광다이오드 어레이의 애노드단에 연결된 제1 단자, 상기 발광다이오드 어레이의 캐소드단에 연결된 제2 단자, 상기 탐지저항의 일단에 연결된 제3 단자, 상기 탐지저항의 타단에 연결된 제4 단자를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 조명 장치는, 제1 채널에 연결된 제1 발광다이오드 어레이, 제2 채널에 연결된 제2 발광다이오드 어레이와, 탐지저항을 포함하는 발광다이오드 어레이 모듈; 및 상기 탐지저항을 이용해 상기 발광다이오드 어레이 모듈의 기종을 식별하고, 상기 식별된 기종을 기초로 상기 발광다이오드 어레이에 흐르는 구동전류를 제어하여 안정화시키되, 스위칭 방식으로 각 채널을 개별적으로 구동하여 채널별로 필요한 정전류를 제공하는 구동부를 포함한다. 여기서, 상기 탐지저항은 복수의 기종에 대하여 미리 설정되는 기종별 저항값들 중 상기 모듈의 기종에 상응하는 어느 하나의 저항값을 가지고, 상기 모듈의 기종 식별을 위해 상기 제1 발광다이오드 어레이 및 상기 제2 발광다이오드 어레이와 함께 상기 모듈 내에 실장된다. 상기 구동부는 상기 복수의 기종에 대해 사용 가능하게 구성되어 상기 기종별 저항값들 중 어느 하나로 선택되는 상기 탐지저항의 저항값에 상응하여 정전류 제어를 수행한다.
상기 구동부는, 상기 탐지저항과 직렬 연결되는 분배저항을 포함하고, 정전압을 제공하여 상기 탐지저항과 상기 분배저항의 저항비에 의해 상기 탐지저항에 걸리게 되는 설정전압을 획득하는 방식으로 상기 기종을 식별하며, 상기 발광다이오드 어레이 모듈의 각 채널을 대상으로 상기 연산된 설정전압에 비례하는 채널별 전류를 출력할 수 있다.
상기 구동부는, 출력 가능한 최대전류를 구현하고, 상기 식별된 기종에 따라 상기 최대전류를 감소시켜 필요한 채널별 전류를 출력할 수 있다.
본 발명의 발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치에 따르면, 여러 가지 발광다이오드 어레이 모듈들과 연동 가능한 하나의 구동회로를 구현하여, 발광다이오드 어레이 모듈의 기종 변화에 유연하게 대처할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치에 따르면, 차량에서와 같이 발광다이오드 어레이 모듈과 그 구동회로가 구분 설치되는 구조에서, 발광다이오드 어레이 모듈의 교체에 무관하게 구동회로를 그대로 사용하여 설계 및 설치 편의성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치의 구성도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 조명 장치는 발광다이오드 어레이 모듈(110)과, 그의 정전류 제어를 위한 구동부(120, 130)를 포함한다.
발광다이오드 어레이 모듈(110)은 복수 개의 발광다이오드들로 구성된 하나 이상의 발광다이오드 어레이(111)와, 고유저항(112)을 포함한다.
각 발광다이오드 어레이(111)는 애노드단과 캐소드단 사이에 직렬로 접속되어 있는 복수 개의 발광다이오드들로 구성된다. 실시예에 따라, 이러한 구조의 여러 발광다이오드 어레이(111)들이 도 1과 같이 병렬 접속 구조를 이루며 배열될 수 있다.
고유저항(112)은 기 설정된 일정한 저항값을 가지며, 발광다이오드 어레이 모듈(110) 내에 발광다이오드 어레이(111)와 함께 구성된다.
이러한 고유저항(112)의 저항값은 발광다이오드 어레이 모듈(110)의 기종, 구체적으로 해당 모듈(110)에 함께 내장되는 발광다이오드 어레이(111)의 출력특성에 따라 다르게 설정될 수 있다.
예컨대, 차량용 조명 장치에 적용 가능한 발광다이오드 어레이 모듈(110)이 4가지이고, RANK 1, RANK 2, RANK 3, RANK 4의 4가지 모듈 기종이 있다고 가정하면, 고유저항(112)으로서 RANK 1에는 1kΩ, RANK 2에는 2kΩ, RANK 3에는 3kΩ, RANK 4에는 4kΩ의 저항을 내장할 수 있다.
즉, 고유저항(112)은 복수의 기종에 대하여 미리 설정되는 기종별 저항값들(예컨대, RANK 1 - 1kΩ, RANK 2 - 2kΩ, RANK 3 - 3kΩ, RANK 4 - 4kΩ) 중 모듈(110)의 기종(예컨대, RANK 1)에 상응하는 어느 하나의 저항값(예컨대, 1kΩ)을 가지고, 모듈(110)의 기종 식별을 위해 발광다이오드 어레이(111)와 함께 해당 모듈(110) 내에 실장된다.
아울러, 고유저항(112)은 발광다이오드 어레이 모듈(111)에 흐르는 정전류를 구현하기 위한 검출저항으로서 사용된다.
이때, 구동부(120)는 복수의 모듈 기종(예컨대, RANK1 ~ RANK 4)에 대해 사용 가능하게 구성되어 기종별 저항값들 중 어느 하나로 선택되는 고유저항(113)의 저항값(예컨대, 1kΩ)에 상응하여 정전류 제어를 수행하게 된다.
구동부(120, 130)는 구동전압(VD)을 인가받아 고유저항(112)에 정전류를 공급하되, 고유저항(112)에 흐르는 정전류를 기 설정된 비율만큼 증폭한 미러전류를 생성하여 발광다이오드 어레이(111)의 싱크전류로서 제공한다.
구체적으로, 구동부(120, 130)는 구동전압(VD)을 공급받아 일정한 전류원을 생성하여 발광다이오드 어레이 모듈(110)에 설치된 고유저항(112)으로 제공하되, 피드백을 통해 고유저항(112)으로부터 검출되는 검출전압(VRS)과 기 설정된 기준전압(VREF) 간의 전압차를 보상하여 고유저항(112)에 흐르는 전류를 일정값의 기준전류(IREF)로 안정화시키며, 기준전류(IREF)를 기 설정된 비율만큼 증폭하여 발광다이오드 어레이(111)의 싱크전류로서 제공한다. 이에 따라, 발광다이오드 어레이 모듈(110)에서의 정전류가 구현될 수 있다.
제1 실시예에서, 발광다이오드 어레이 모듈(110)은 발광다이오드 어레이(111)의 애노드단에 연결된 제1 단자(T1), 발광다이오드 어레이(111)의 캐소드단에 연결된 제2 단자(T2), 고유저항(112)의 일단에 연결된 제3 단자(T3), 고유저항(112)의 타단에 연결된 제4 단자(T4)를 포함하여 구성된다. 제1 단자(T1)로는 발광다이오드들의 구동을 위한 배터리전압(VB)이 인가되고, 제4 단자(T4)는 접지로 연결된다.
전술한 구동부(120, 130)는 정전류 공급부(120) 및 전류 미러부(130)를 포함한다.
정전류 공급부(120)는 구동전압(VD)을 인가받아 고유저항(112)에 전류를 공급하되, 일단이 접지로 연결되는 고유저항(112)의 타단에 연결되어, 고유저항(112)으로부터 검출되는 검출전압(VRS) 및 기 설정된 기준전압(VREF) 간의 차전압에 따른 네거티브 피드백 동작을 수행함으로써, 고유저항(112)에 흐르는 전류를 정전류로 제어한다.
이러한 정전류 공급부(120)에는 발광다이오드 어레이 모듈(110)에 설치된 고유저항(112)과 연동하여 네거티브 피드백을 수행하기 위한 감지 증폭기(121) 및 제1 트랜지스터(M1)가 포함될 수 있다.
감지 증폭기(121)는 기준전압(VREF) 및 고유저항(112)으로부터의 검출전압(VRS)을 두 입력단으로 인가받아 비교한다.
제1 트랜지스터(M1)는 고유저항(112)으로 흐르는 전류량 조절을 위한 정전류 트랜지스터로서, 감지 증폭기(121)의 출력을 게이트 전압으로 하고, 게이트 전압에 따라 드레인단으로부터 소스단으로 흐르는 전류량을 조절하여 소스단에 연결된 고유저항(112)의 전류 흐름을 일정하게 제어한다.
정전류 공급부(120)의 구성 및 동작을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
정전류 공급부(120)는 기본적으로 발광다이오드 어레이 모듈(110)의 정전류 제어를 위한 V-I 컨버터로서, 네거티브 피드백을 수행하여 감지 증폭기(121)의 반전 입력단(-) 및 비반전 입력단(+)의 두 입력이 같아지도록 제어한다.
감지 증폭기(121)의 출력은 도 1에 도시된 것처럼, 제1 트랜지스터(M1)의 게이트단으로 연결되고, 고유저항(112)은 제1 트랜지스터(M1)의 드레인단에 직렬로 연결된다. 제1 트랜지스터(M1)의 드레인단은 고유저항(112)과 함께 감지 증폭기(121)의 반전 입력단(-)으로 연결되어 안정된 전류원을 구현하기 위한 네거티브 피드백을 형성한다. 제1 트랜지스터(M1)의 소스단은 제2 트랜지스터(M1)의 소스단으로 연결된다.
감지 증폭기(121)는 두 입력(V+, V-)의 차전압을 일정 이득(AOL: Open Loop Gain) 만큼 증폭하여 출력하는 동작을 한다. 예컨대, V+인 기준전압(VREF)이 0.6V, V-인 검출전압(VRS)이 0.599V, 이득(AOL)이 100인 경우, 감지 증폭기(121)의 출력전압(VOUT)은 ＇AOL*(V+ - V-) = 100*(0.6V - 0.599V) = 100mV＇로 연산된다. 여기서, 기준전압(VREF) 및 감지 증폭기(121)의 이득(AOL)은 일정한 값이다.
이러한 감지 증폭기(121), 제1 트랜지스터(M1), 제2 트랜지스터(M2), 및 고유저항(112)으로 구성된 회로는 네거티브 피드백 동작을 수행하여 구동전압(VD)을 인가하는 전원단으로부터 제2 트랜지스터(M2), 제1 트랜지스터(M1) 및 고유저항(112)으로 이어지는 경로를 통해 안정적인 전류를 생성하게 된다.
피드백 동작에 의해 감지 증폭기(121)의 두 입력(V+, V-)인 기준전압(VREF) 및 검출전압(VRS)이 같아지고, 그에 따라 감지 증폭기(121)는 ＇VREF + VT (약 0.7V ~ 0.8V)＇를 출력하여 제1 트랜지스터(M1)을 구동하게 된다. VT는 제1 트랜지스터(M1)의 문턱 전압(Threshold Voltage)이다.
만약, 검출전압(VRS)이 증가하여 ＇AOL*(V+ - V-)＇로 연산되는 감지 증폭기(121)의 출력전압(VOUT)이 줄어들면, 이러한 출력 변화에 의해 제2 트랜지스터(M2), 제1 트랜지스터(M1) 및 고유저항(112)으로 흐르는 전류량이 감소되고, 그에 따라 감지 증폭기(121)로 입력되는 검출전압(VRS)이 감소된다.
이와 같은 동작으로 인하여, 제2 트랜지스터(M2), 제1 트랜지스터(M1) 및 고유저항(112)으로 흐르는 일정한 기준전류(IREF)가 생성된다. 여기서, 고유저항(112)에 흐르는 기준전류(IREF)는 ＇VREF/RS＇로 연산된다.
전류 미러부(130)는 고유저항(112)에 흐르는 정전류를 미러링하고, 미러링된 전류를 기 설정된 비율만큼 증폭하여 발광다이오드 어레이(111)의 싱크전류를 생성하는 역할을 한다.
이러한 전류 미러부(130)는 제1 전류 미러부(131) 및 제2 전류 미러부(132)를 포함하며, 여기에 포함된 복수 개의 트랜지스터들(M2, M3, M5, M6)을 이용해 기준전류(IREF)를 소정 배수만큼 증폭한 미러전류를 생성하여 부하인 발광다이오드 어레이 모듈(110)의 전류를 싱크한다.
즉, 전술한 정전류 공급부(120)에서 제2 트랜지스터(M2), 제1 트랜지스터(M1) 및 고유저항(112)의 경로를 따라 흐르는 기준전류(IREF)가 생성되면, 제2 트랜지스터(M2)로 인해 기준전류(IREF)에 대응하는 미러전류가 제3 트랜지스터(M3)에 흐르게 된다.
그리고, 제5 트랜지스터(M5) 및 제6 트랜지스터(M6)의 사이즈 비율에 따라 다시 증폭된 미러전류가 발광다이오드 어레이 모듈(110)로 흘러 발광다이오드 어레이(111)의 전류를 싱크하게 된다.
제1 전류 미러부(131)는 전류 미러를 구성하는 한 쌍의 트랜지스터(M2, M3)를 포함하며, 제2 트랜지스터(M2)의 소스단으로부터 제1 트랜지스터(M1)를 거쳐 고유저항(112)으로 흐르는 전류를 제3 트랜지스터(M3)로 미러링하여 제2 전류 미러부(132)에 출력한다.
전류 미러 구조로 구성된 제2 트랜지스터(M2) 및 제3 트랜지스터(M3)는 동일한 사이즈로 구현되어, 소스단을 통해 동일한 전류원을 출력한다.
제2 트랜지스터(M2)의 드레인단은 구동전압(VD)이 인가되는 전원단으로 연결되고, 소스단은 정전류 공급부(120)에 위치한 제1 트랜지스터(M1)의 소스단으로 연결되며, 게이트단은 드레인단에 연결되어 있다.
제3 트랜지스터(M3)의 게이트단은 제2 트랜지스터(M2)의 게이트단에 연결되고, 드레인단은 구동전압(VD)이 인가되는 전원단으로 연결되며, 소스단은 제2 전류 미러부(132)를 구성하는 제5 트랜지스터(M5)의 소스단으로 연결된다.
제2 전류 미러부(132)는 제1 전류 미러부(131)에서 미러링한 전류를 기 설정된 비율만큼 증폭하여 발광다이오드 어레이(111)의 싱크전류를 해당 비율에 상응하는 소정 배수로 조절한다. 이를 위하여, 제2 전류 미러부(132)는 서로 다른 사이즈로 구현되어 전류 미러를 구성하는 한 쌍의 트랜지스터(M5, M6)를 포함할 수 있다.
고유저항(112)에 흐르는 기준전류(IREF)와 비교하여 발광다이오드 어레이(111)에 흐르는 구동전류(ILED)는 수학식 1과 같이 계산된다.
Figure 112012107238121-pat00001
여기서, ILED는 발광다이오드 어레이(111)에 흐르는 구동전류, VREF는 감지 증폭기(121)의 비반전 입력단(+)으로 인가되는 기준전압, RS는 고유저항(112)의 저항값이다. β는 제2 전류 미러부(132)의 증폭율(예컨대, β=1000)이다.
제1 실시예에서, 제2 전류 미러부(132)는 1:β(β는 1000 이상 2000 이하의 자연수) 비율의 사이즈로 구현된 한 쌍의 트랜지스터(M5, M6)를 포함하여 입력전류를 β배만큼 증폭시켜 발광다이오드 어레이(111)에 흐르게 함으로써, 발광다이오드 어레이(111)의 전류를 싱크하게 된다. 이에 따라, 발광다이오드 어레이 모듈(110)에 흐르는 구동전류(ILED)는 수학식 1과 같이 연산된다.
한편, 고유저항(112)의 저항값이 수 Ω 단위의 값(예컨대, 1Ω)이라면, 발광다이오드 어레이 모듈(110)과 구동부(120, 130) 간의 거리가 멀어지는 경우(예컨대, 차량에 설치 시), 무시할 수 없는 수준의 도선저항(예컨대, 단위 도선저항이 0.1Ω ~ 0.2Ω)이 발생한다. 그리고, 이러한 도선저항의 존재 및 도선저항의 순간적인 변화에 의해 발광다이오드 어레이 모듈(110)에 흐르는 구동전류가 불안정해지게 된다.
그러므로, 제1 실시예에서, 고유저항(112)이 1kΩ 내지 100kΩ 사이의 저항값을 가지도록 구성할 수 있다. 이러한 경우, 도선저항이 구동전류에 미치는 영향이 상대적으로 미미해지므로, 보다 안정적으로 정전류를 구현할 수 있다.
따라서, 제1 실시예는 고유저항(112)의 저항값을 도선저항에 비해 현저히 높은 kΩ 단위로 높여 적용한다. 고유저항(112)의 저항값은 1kΩ 내지 100kΩ 사이의 값을 가지며, 함께 내장되는 발광다이오드 어레이(111)의 출력특성에 따라 일정 저항값으로 미리 결정될 수 있다.
나아가, 제1 실시예의 고유저항(112)으로서, 발광다이오드 어레이(111)의 발열상황이나 넓은 범위의 온도조건(예컨대, -55℃~125℃)에서 저항값이 ±1% 이내에서 변화되는 저항을 사용하면, 보다 안정적인 동작특성을 기대할 수 있다.
아울러, 제1 실시예는 이러한 고유저항(112)의 사용에 상응하여 고유저항(112)으로부터 검출된 전류를 1000배 이상 증폭시켜 발광다이오드 어레이(111)의 싱크전류로 제공한다.
발광다이오드 어레이 모듈(110)은 기종에 따라 출력특성이 상이하므로, 통상, 모듈 교체가 있는 경우 교체 전과 동일한 구동회로를 적용하면 발광다이오드 어레이 모듈(110)의 정전류 구동이 이루어지지 않는다.
이와 비교하여, 본 발명의 제1 실시예에서는, kΩ 단위의 고유저항(112)을 발광다이오드 어레이 모듈(110)의 내부에 실장하고, 고유저항(112)으로 흐르는 정전류를 생성하여 1000배 이상의 전류 증폭율을 적용한 후 증폭된 전류에 의해 함께 구성된 발광다이오드 어레이(111)의 전류를 싱크한다.
그럼으로써, 발광다이오드 어레이 모듈(110)이 교체되어 기종이 바뀌더라도(예컨대, RANK 1에서 RANK2), 그에 맞추어 새로운 구동회로를 다시 구성할 필요 없이 기 구성된 구동회로를 그대로 사용하여 정전류를 구현할 수 있다.
즉, 제1 실시예에서와 같이, 고유저항(112)을 발광다이오드 어레이 모듈(110) 내에 내장하고, 여기에 구동부(120, 130)의 구성을 적용하면, 교체된 모듈에 적합하도록 정전류를 자동 제어하여 발광다이오드 어레이 모듈(110)의 구동전류를 안정화시킬 수 있다. 따라서, 발광다이오드 어레이 모듈(110)의 모듈 교체와 무관하게 공통적인 구동회로를 그대로 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 조명 장치는 발광다이오드 어레이 모듈(210)과, 발광다이오드 어레이 모듈(210)의 정전류 제어를 수행하기 위한 구동부(220, 230)를 포함한다.
발광다이오드 어레이 모듈(210)은 복수 개의 발광다이오드들의 직렬 접속으로 구성된 발광다이오드 어레이(211)를 하나 이상 포함한다. 복수의 발광다이오드 어레이(211)들이 구성되는 경우 이들은 서로 병렬 연결된다. 또한, 발광다이오드 어레이 모듈(210)은 모듈 식별을 위한 탐지저항(212)을 포함한다.
제2 실시예에서, 탐지저항(212)의 일단은 배터리전압(VB)을 공급받는 발광다이오드 어레이(211)의 애노드단에 연결되고, 타단은 정전류원(222)을 통해 접지로 연결된다.
외부와의 접속을 위한 발광다이오드 어레이 모듈(210)의 입출력 단자로는, 발광다이오드 어레이(211)의 애노드단 및 탐지저항(212)의 일단에 연결된 제1 단자(T1), 발광다이오드 어레이(211)의 캐소드단에 연결된 제2 단자(T3), 탐지저항(212)의 타단에 연결된 제3 단자(T2)가 구성될 수 있다. 이와 같이, 입출력 단자의 개수를 최소화하면, 대량 생산 시에 비용을 절감하고, 결선구조를 단순화할 수 있는 장점이 있다.
구동부(220, 230)는 모듈 탐지부(220) 및 정전류 공급부(230)를 포함한다.
모듈 탐지부(220)에는 모듈정보 테이블이 저장된다. 이 모듈정보 테이블은 여러 기종의 발광다이오드 어레이 모듈(210)들을 대상으로, 각 모듈에 대한 모듈정보, 즉 기종(랭크, 예컨대, RANK 1, RANK 2, RANK 3, RANK 4 중의 하나), 내장된 탐지저항(212)의 값, 목표 구동전류, 가변저항(231)의 값 등을 설정하여 테이블로 저장한 것이다. 예컨대, RANK 1 - 1kΩ, RANK 2 - 2kΩ, RANK 3 - 3kΩ, RANK 4 - 4kΩ의 형태로 ＇모듈정보-가변저항의 저항값＇이 매칭되어 테이블로 저장된다.
모듈 탐지부(220)는 탐지저항(212)을 이용해 발광다이오드 어레이 모듈(210)의 기종을 식별하며, 기 저장된 모듈정보 테이블로부터 식별한 기종에 상응하는 저항값을 읽어들인다.
정전류 공급부(230)는 발광다이오드 어레이(211)가 구동됨에 따라 발광다이오드 어레이(211)와 가변저항(231) 사이를 흐르는 전류 경로를 제공하되, 가변저항(231)의 저항값을 모듈 탐지부(220)에서 읽어들인 저항값으로 변화시키고, 가변저항(231)에 흐르는 전류를 전압으로 검출하여 검출전압을 기준전압(VREF)과 비교한다. 그리고, 정전류 공급부(230)는 두 전압의 비교결과에 따른 피드백을 수행하여 발광다이오드 어레이(211)에 흐르는 구동전류를 안정화시킨다.
제2 실시예에서, 모듈 탐지부(220)는 감지 증폭기(221) 및 아날로그-디지털 컨버터(223)를 포함할 수 있다.
감지 증폭기(221)는 발광다이오드 어레이 모듈(210)에 내장된 탐지저항(212)의 양단에 걸리는 전압들 간의 차전압을 검출하여 아날로그-디지털 컨버터(223)로 출력한다. 탐지저항(212)의 일단에는 배터리전압(VB)이 인가되고, 그 타단은 전류원(222)을 통해 접지로 연결된다.
아날로그-디지털 컨버터(223)는 감지 증폭기(221)의 출력에 대하여 아날로그-디지털 변환을 수행하여 탐지저항(212)의 양단 간의 차전압을 검출하고, 검출된 차전압에 의해 탐지저항(212)을 내장하고 있는 발광다이오드 어레이 모듈(210)의 기종을 식별한다.
정전류 공급부(230)는 정전류 트랜지스터(231), 가변저항(232) 및 감지 증폭기(233)를 포함한다.
가변저항(232)의 저항값은 아날로그-디지털 컨버터(223)로부터의 출력에 따라 가변, 설정된다.
감지 증폭기(233)는 기준전압(VREF)과 가변저항(232)으로부터의 검출전압을 비교하고, 비교결과에 따라 정전류 트랜지스터(231)를 제어하여 일정한 전류 흐름을 만든다.
정전류 트랜지스터(231)는 발광다이오드 어레이(211)의 출력과 가변저항(231) 사이의 노드에 연결되어, 감지 증폭기(233)의 출력에 따라 전류량을 제어하여 정전류를 구현한다.
이를 위하여, 정전류 트랜지스터(231)의 게이트단은 감지 증폭기(233)의 출력과 연결되고, 드레인단은 발광다이오드 어레이(211)의 캐소드단으로 연결되며, 소스단은 가변저항(231)과 함께 감지 증폭기(233)의 반전 입력단(-)에 연결되어 네거티브 피드백을 형성한다. 감지 증폭기(233)의 반전 입력단(-)에는 가변저항(232)으로부터 얻어지는 검출전압이 인가되고, 비반전 입력단(+)에는 기준전압(VREF)이 인가된다.
감지 증폭기(233)는 비반전 입력단(+)으로 기준전압(VREF)을 입력받고, 정전류 트랜지스터(231)의 소스단으로 출력되는 전류에 대응되는 전압을 반전 입력단(-)으로 입력받으며, 두 전압을 비교판단하여 정전류 트랜지스터(231)로부터 출력되는 전류가 일정하게 출력되도록 정전류 트랜지스터(231)에 바이어스 전압을 인가한다.
정전류 트랜지스터(231)의 출력 임피던스는 감지 증폭기(233)의 네거티브 피드백을 이용함으로써, 안정된 전류원을 구현할 수 있다.
만약, 발광다이오드 어레이 모듈(210)이 교체 조립되면, 이러한 구동부(220, 230)가 아날로그-디지털 컨버터(223)를 구동하여 교체된 발광다이오드 어레이 모듈(210)에 내장된 탐지저항(212)을 자동적으로 식별하고, 아날로그-디지털 컨버터(223)의 출력으로 가변저항(212)을 제어함으로써, 교체된 발광다이오드 어레이 모듈(210)에 일정한 구동전류가 흐르도록 한다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치의 구성도이다.
도 2의 제2 실시예가 발광다이오드 어레이 모듈(210)의 고전압 측(High side)에 탐지저항(212)을 구성한 경우라면, 도 3의 제3 실시예는 발광다이오드 어레이 모듈(310)의 저전압 측(Low side)에 탐지저항(312)을 구성한 경우이다.
제3 실시예에서, 탐지저항(312)의 일단은 전류원(321)을 통해 일정한 설정전압(VS)으로 연결되고, 타단은 접지로 연결된다.
제2 실시예에서와 같이, 구동부(320, 330)는 크게, 모듈 탐지부(320) 및 정전류 공급부(330)로 구분된다.
탐지저항(312)을 검출하여 발광다이오드 어레이 모듈(310)을 식별하기 위한 모듈 탐지부(320), 및 정전류 제어를 위한 정전류 공급부(330)의 기본적인 역할은 제2 실시예의 경우와 같다.
구체적으로, 모듈 탐지부(320)는 모듈정보 테이블을 저장하고, 탐지저항(312)의 양단에 걸리는 전압을 검출하여 그 차전압으로부터 발광다이오드 어레이 모듈(310)의 기종을 식별하며, 저장된 모듈정보 테이블로부터 식별된 기종에 맞는 저항값을 읽어들인다.
정전류 공급부(330)는 내장된 가변저항(332)의 저항값을 모듈 탐지부(320)에서 읽어들인 저항값으로 변화시키며, 기준전압(VREF)과 가변저항(332)에 걸리는 전압을 비교하고, 비교결과에 따른 피드백을 수행하여 발광다이오드 어레이(311)에 흐르는 전류를 안정화시킨다.
모듈 탐지부(320)는 전류원(321) 및 아날로그-디지털 컨버터(322)를 포함한다.
전류원(321)은 아날로그-디지털 컨버터(322)가 탐지저항(312)에 걸리는 전압을 측정하여 기종을 식별할 수 있도록 탐지저항(312)의 일단을 설정전압(VS)으로 연결한다. 탐지저항(312)의 타단은 접지로 연결된다.
아날로그-디지털 컨버터(322)는 설정전압(VS)과 접지 간에 연결된 탐지저항(312)에 걸리는 전압을 수신하여 아날로그-디지털 변환을 수행하고, 그 출력으로 가변저항(332)의 저항값을 조절한다.
모듈 탐지부(320)의 출력과 연결되는 정전류 공급부(330)는 가변저항(332), 감지 증폭기(333) 및 정전류 트랜지스터(331)를 포함한다.
아날로그-디지털 컨버터(322)로부터의 출력에 따라 가변저항(332)의 저항값이 가변된다.
감지 증폭기(333)는 기준전압(VREF)과 가변저항(332)으로부터의 검출전압을 비교하여 비교결과를 출력한다.
정전류 트랜지스터(331)는 발광다이오드 어레이(311)의 출력과 가변저항(332) 사이의 노드에 연결되어, 감지 증폭기(333)의 출력에 따라 전류량을 제어하여 발광다이오드 어레이 모듈(310)에 일정한 구동전류가 흐를 수 있도록 한다.
전술한 감지 증폭기(333)는 정전류 트랜지스터(331)를 통과하여 가변저항(332)으로 흐르는 전류량을 이용하여 정전류 트랜지스터(331)를 제어한다. 즉, 감지 증폭기(333)는 가변저항(332)에 기 설정된 기준전압(VREF) 이상이 인가되는 경우 정전류 트랜지스터(331)를 제어하여 전류가 적게 흐르도록 하고, 가변저항(332)에 기준전압(VREF) 이하가 인가되는 경우에는 정전류 트랜지스터(331)를 제어하여 전류가 많이 흐르도록 한다.
제3 실시예의 회로 구조에서, 발광다이오드 어레이 모듈(310)은 발광다이오드 어레이(311)의 애노드단에 연결된 제1 단자(T1), 발광다이오드 어레이(311)의 캐소드단에 연결된 제2 단자(T3), 탐지저항(312)의 일단에 연결된 제3 단자(T2), 탐지저항(312)의 타단에 연결된 제4 단자(T4)를 포함한다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치의 구성도이다.
제4 실시예는 2채널 스위칭 방식에 의해, 발광다이오드 어레이 모듈(410)을 개별적으로 제어하는 경우이다.
발광다이오드 어레이 모듈(410)은 제1 채널(CH1)에 연결된 제1 발광다이오드 어레이(411), 제2 채널(CH2)에 연결된 제2 발광다이오드 어레이(412), 그리고 모듈 식별을 위한 탐지저항(413)을 포함한다.
또한, 제4 실시예에서, 구동부(420)는 발광다이오드 어레이 모듈(410)을 2채널 스위칭 방식으로 제어하기 위한 집적회로(421)를 포함한다.
집적회로(421)는 외부에서 인가되는 전압을 제어신호로 하여, 발광다이오드 어레이 모듈(410)에 흐르는 구동전류를 제어한다.
제4 실시예에서, A5 단자에 발광다이오드 어레이 모듈(410)의 기종에 따라 설정되는 제어전압(예컨대, RANK 1의 경우 1V, RANK 2의 경우 2V 등)이 인가되면, A2, A4 단자를 통해 채널별 전류가 출력되어, 인가된 제어전압에 비례적으로 발광다이오드 어레이 모듈(410)의 구동전류가 조절된다. 즉, 구동부(420)는 A5 단자의 출력전압을 통해 발광다이어드 어레이 모듈(410)의 구동전류를 제어할 수 있다.
이러한 집적회로(421)를 포함한 구동부(420)는 발광다이오드 어레이 모듈(410)에 내장된 탐지저항(413)을 이용해 발광다이오드 어레이 모듈(410)의 기종(예컨대, RANK 1, RANK 2, RANK 3, RANK 4 중의 하나)을 식별하고, 식별된 기종을 기초로 일정한 제어전압을 인가함으로써, 발광다이오드 어레이 모듈(410)에 흐르는 구동전류를 제어하여 안정화시킨다.
탐지저항(413)은 복수의 기종에 대하여 미리 설정되는 기종별 저항값들(예컨대, RANK 1 - 1kΩ, RANK 2 - 2kΩ, RANK 3 - 3kΩ, RANK 4 - 4kΩ) 중 모듈(410)의 기종(예컨대, RANK 1)에 상응하는 어느 하나의 저항값(예컨대, 1kΩ)을 가지고, 모듈(410)의 기종 식별을 위해 발광다이오드 어레이(411, 412)와 함께 해당 모듈(410) 내에 실장된다.
이때, 구동부(420)는 복수의 모듈 기종(예컨대, RANK1 ~ RANK 4)에 대해 사용 가능하게 구성되어 기종별 저항값들 중 어느 하나로 선택되는 탐지저항(413)의 저항값(예컨대, 1kΩ)에 상응하여 정전류 제어를 수행하게 된다.
전술한 구동부(420)는 스위칭 방식으로 각 채널(CH1, CH2)을 개별적으로 구동하여 채널별로 필요한 정전류를 제공한다.
이를 위하여, 구동부(420)는 탐지저항(413)과 직렬 연결되는 분배저항(422)을 포함한다. 구동부(420)는 구동전류 제어를 위한 정전압을 제공하여, 탐지저항(413)과 분배저항(422)의 저항비에 의해 탐지저항(413)에 걸리게 되는 설정전압(VS)을 획득하는 방식으로, 발광다이오드 어레이 모듈(410)의 기종을 식별할 수 있다.
탐지저항(413)의 검출을 통한 모듈 식별 동작을 위하여, 집적회로(421)의 A7 단자가 사용될 수 있다. A7 단자로부터 출력되는 제어전압은 온도, 구동전압 등의 외부조건이 변하더라도 바뀌지 않고 일정하게 유지된다. 예컨대, 집적회로(421)는 A7 단자를 통해 1V의 정전압을 출력하도록 구성된다.
그리고, 구동부(420)는 발광다이오드 어레이 모듈(410)의 각 채널(CH1, CH2)을 대상으로 연산된 설정전압(VS)에 비례하는 채널별 전류를 출력한다. 이 과정에서, 집적회로(421)의 A2, A4 단자가 사용된다.
각 채널(CH1, CH2)로 출력되는 전류는 수학식 2 및 수학식 3과 같다.
Figure 112012107238121-pat00002
Figure 112012107238121-pat00003
여기서, ILED _ CH1은 제1 발광다이오드 어레이(411)의 구동전류, ILED _ CH2는 제2 발광다이오드 어레이(412)의 구동전류, RA는 분배저항(422)의 저항값, RB는 탐지저항(413)의 저항값이다. VREF는 A5 단자에서 출력되는 전압이다. VS(예컨대, 0.2)는 탐지저항(413)에 걸리는 설정전압의 연산결과를 예시한 것이다.
제4 실시예에서, 구동전류의 조절은 최대전류를 줄이는 방향으로 가능하다. 즉, 집적회로(421)는 출력 가능한 최대전류를 구현하고, 식별된 발광다이오드 어레이 모듈(410)의 기종에 따라 최대전류를 외부 신호에 의해 인위적으로 감소시켜 필요한 채널별 전류를 출력하는 방식을 채용할 수 있다.
본 발명에 따른 발광다이오드를 광원으로 사용하는 조명 장치의 구성은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 /내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
110, 210, 310, 410: 발광다이오드 어레이 모듈
111, 211, 311, 411, 412: 발광다이오드 어레이
112: 고유저항
212, 312, 413: 탐지저항

Claims (17)

  1. 발광다이오드 어레이와, 기 설정된 저항값을 가지는 고유저항을 포함하는 발광다이오드 어레이 모듈; 및 구동전압을 인가받아 상기 고유저항에 정전류를 공급하되, 상기 고유저항에 흐르는 정전류를 기 설정된 비율만큼 증폭하여 상기 발광다이오드 어레이의 싱크전류로서 제공하는 구동부를 포함하며,
    상기 고유저항은 복수의 기종에 대하여 미리 설정되는 기종별 저항값들 중 상기 모듈의 기종에 상응하는 어느 하나의 저항값을 가지고, 상기 모듈의 기종 식별을 위해 상기 발광다이오드 어레이와 함께 상기 모듈 내에 실장되며,
    상기 구동부는 상기 복수의 기종에 대해 사용 가능하게 구성되어 상기 기종별 저항값들 중 어느 하나로 선택되는 상기 고유저항의 저항값에 상응하여 정전류 제어를 수행하는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 구동전압을 인가받아 상기 고유저항에 전류를 공급하되, 일단이 접지로 연결되는 상기 고유저항의 타단에 연결되어, 상기 고유저항으로부터 검출되는 검출전압 및 기 설정된 기준전압 간의 차전압에 따른 네거티브 피드백 동작을 수행함으로써, 상기 고유저항에 흐르는 전류를 정전류로 제어하는 정전류 공급부; 및
    상기 고유저항에 흐르는 정전류를 기 설정된 비율만큼 증폭한 미러전류를 생성하여 상기 미러전류에 의해 상기 발광다이오드 어레이의 전류를 싱크하는 전류 미러부를 포함하는 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 정전류 공급부는,
    두 입력단으로 상기 검출전압 및 상기 기준전압을 인가받아 비교하는 감지 증폭기; 및
    상기 감지 증폭기의 출력을 게이트 전압으로 하고, 게이트 전압에 따라 드레인단으로부터 소스단으로 흐르는 전류량을 조절하여 상기 소스단에 연결된 상기 고유저항의 전류 흐름을 일정하게 제어하는 정전류 트랜지스터를 포함하는 조명 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 전류 미러부는,
    전류 미러를 구성하는 한 쌍의 트랜지스터를 포함하여 상기 고유저항에 흐르는 전류를 미러링하는 제1 전류 미러부; 및
    서로 다른 사이즈로 구현되어 전류 미러를 구성하는 한 쌍의 트랜지스터를 포함하며, 상기 제1 전류 미러부에서 미러링한 전류를 전달받아 기 설정된 비율만큼 증폭하여 상기 발광다이오드 어레이의 싱크전류를 상기 비율에 상응하는 소정 배수로 조절하는 제2 전류 미러부를 포함하는 조명 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 전류 미러부는,
    1:β(β는 1000 이상 2000 이하의 값)의 비율로 구현된 한 쌍의 트랜지스터를 포함하여 입력전류를 β배만큼 증폭시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 고유저항은,
    1kΩ 내지 100kΩ 사이의 저항값을 가지며, 상기 발광다이오드 어레이의 출력특성에 따라 일정 저항값으로 미리 결정되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 발광다이오드 어레이 모듈은,
    상기 발광다이오드 어레이의 애노드단에 연결된 제1 단자, 상기 발광다이오드 어레이의 캐소드단에 연결된 제2 단자, 상기 고유저항의 일단에 연결된 제3 단자, 상기 고유저항의 타단에 연결된 제4 단자를 포함하는 조명 장치.
  8. 발광다이오드 어레이와, 탐지저항을 포함하는 발광다이오드 어레이 모듈;
    모듈정보 테이블을 저장하고, 상기 탐지저항을 이용해 상기 발광다이오드 어레이 모듈의 기종을 식별하며, 상기 모듈정보 테이블로부터 상기 식별된 기종에 상응하는 저항값을 읽어들이는 모듈 탐지부; 및
    상기 발광다이오드 어레이와 가변저항 사이를 흐르는 전류 경로를 제공하되, 상기 가변저항의 저항값을 상기 모듈 탐지부에서 읽어들인 저항값으로 변화시키고, 상기 가변저항에 흐르는 전류를 전압으로 검출하여 검출전압을 기준전압과 비교하며, 비교결과에 따른 피드백을 수행하여 상기 발광다이오드 어레이에 흐르는 구동전류를 안정화시키는 정전류 공급부를 포함하고,
    상기 탐지저항의 일단은 배터리전압이 인가되는 상기 발광다이오드 어레이의 애노드단에 연결되고 타단은 정전류원을 통해 접지로 연결되며,
    상기 발광다이오드 어레이 모듈은 상기 발광다이오드 어레이의 애노드단과 상기 탐지저항의 일단에 연결된 제1 단자, 상기 발광다이오드 어레이의 캐소드단에 연결된 제2 단자, 상기 탐지저항의 타단에 연결된 제3 단자를 포함하는 조명 장치.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 모듈 탐지부는,
    상기 탐지저항의 양단에 걸리는 전압들 간의 차전압을 검출하는 감지 증폭기; 상기 탐지저항의 타단을 접지로 연결하는 전류원; 및 상기 감지 증폭기의 출력에 대하여 아날로그-디지털 변환을 수행하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함하고,
    상기 정전류 공급부는,
    상기 아날로그-디지털 컨버터로부터의 출력에 따라 저항값이 가변되는 가변저항; 기준전압과 상기 가변저항으로부터의 검출전압을 비교하는 감지 증폭기; 및 상기 발광다이오드 어레이의 출력과 상기 가변저항 사이의 노드에 연결되어, 상기 감지 증폭기의 출력에 따라 전류량을 제어하는 정전류 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  11. 삭제
  12. 발광다이오드 어레이와, 탐지저항을 포함하는 발광다이오드 어레이 모듈;
    모듈정보 테이블을 저장하고, 상기 탐지저항을 이용해 상기 발광다이오드 어레이 모듈의 기종을 식별하며, 상기 모듈정보 테이블로부터 상기 식별된 기종에 상응하는 저항값을 읽어들이는 모듈 탐지부; 및
    상기 발광다이오드 어레이와 가변저항 사이를 흐르는 전류 경로를 제공하되, 상기 가변저항의 저항값을 상기 모듈 탐지부에서 읽어들인 저항값으로 변화시키고, 상기 가변저항에 흐르는 전류를 전압으로 검출하여 검출전압을 기준전압과 비교하며, 비교결과에 따른 피드백을 수행하여 상기 발광다이오드 어레이에 흐르는 구동전류를 안정화시키는 정전류 공급부를 포함하고,
    상기 탐지저항의 일단에는 설정전압이 정전류원을 통해 인가되며 상기 탐지저항의 타단은 접지로 연결되고,
    상기 발광다이오드 어레이 모듈은 상기 발광다이오드 어레이의 애노드단에 연결된 제1 단자, 상기 발광다이오드 어레이의 캐소드단에 연결된 제2 단자, 상기 탐지저항의 일단에 연결된 제3 단자, 상기 탐지저항의 타단에 연결된 제4 단자를 포함하는 조명 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 모듈 탐지부는,
    상기 탐지저항의 일단을 설정전압으로 연결하는 전류원; 및
    상기 탐지저항의 일단에 걸리는 전압을 수신하여 아날로그-디지털 변환을 수행하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함하고,
    상기 정전류 공급부는,
    상기 아날로그-디지털 컨버터로부터의 출력에 따라 저항값이 가변되는 가변저항; 기준전압과 상기 가변저항으로부터의 검출전압을 비교하는 감지 증폭기; 및 상기 발광다이오드 어레이의 출력과 상기 가변저항 사이의 노드에 연결되어, 상기 감지 증폭기의 출력에 따라 전류량을 제어하는 정전류 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  14. 삭제
  15. 제1 채널에 연결된 제1 발광다이오드 어레이, 제2 채널에 연결된 제2 발광다이오드 어레이와, 탐지저항을 포함하는 발광다이오드 어레이 모듈; 및
    상기 탐지저항을 이용해 상기 발광다이오드 어레이 모듈의 기종을 식별하고, 상기 식별된 기종을 기초로 상기 발광다이오드 어레이에 흐르는 구동전류를 제어하여 안정화시키되, 스위칭 방식으로 각 채널을 개별적으로 구동하여 채널별로 필요한 정전류를 제공하는 구동부를 포함하며,
    상기 탐지저항은 복수의 기종에 대하여 미리 설정되는 기종별 저항값들 중 상기 모듈의 기종에 상응하는 어느 하나의 저항값을 가지고, 상기 모듈의 기종 식별을 위해 상기 제1 발광다이오드 어레이 및 상기 제2 발광다이오드 어레이와 함께 상기 모듈 내에 실장되며,
    상기 구동부는 상기 복수의 기종에 대해 사용 가능하게 구성되어 상기 기종별 저항값들 중 어느 하나로 선택되는 상기 탐지저항의 저항값에 상응하여 정전류 제어를 수행하는 조명 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 탐지저항과 직렬 연결되는 분배저항을 포함하고,
    정전압을 제공하여 상기 탐지저항과 상기 분배저항의 저항비에 의해 상기 탐지저항에 걸리게 되는 설정전압을 획득하는 방식으로 상기 모듈의 기종을 식별하며,
    상기 발광다이오드 어레이 모듈의 각 채널을 대상으로 상기 연산된 설정전압에 비례하는 채널별 전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 구동부는,
    출력 가능한 최대전류를 구현하고, 상기 식별된 기종에 따라 상기 최대전류를 감소시켜 필요한 채널별 전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080084677A (ko) * 2007-03-14 2008-09-19 가부시키가이샤 리코 정전류 회로 및 정전류 회로를 사용한 발광 다이오드 구동장치
JP2011009232A (ja) * 2010-08-25 2011-01-13 Toshiba Lighting & Technology Corp 照明装置
KR20110057359A (ko) * 2009-11-24 2011-06-01 한국광기술원 발광 다이오드의 정전류 공급 장치 및 그 방법
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080084677A (ko) * 2007-03-14 2008-09-19 가부시키가이샤 리코 정전류 회로 및 정전류 회로를 사용한 발광 다이오드 구동장치
KR20110057359A (ko) * 2009-11-24 2011-06-01 한국광기술원 발광 다이오드의 정전류 공급 장치 및 그 방법
KR20110065698A (ko) * 2009-12-10 2011-06-16 엘지디스플레이 주식회사 발광 다이오드 어레이의 구동장치
JP2011009232A (ja) * 2010-08-25 2011-01-13 Toshiba Lighting & Technology Corp 照明装置

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