KR101855731B1 - 이동형 led 조명 장치 - Google Patents

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KR101855731B1
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Abstract

이동형 LED 조명 장치가 개시된다. 본 발명은, 외부 케이싱, 외부 케이싱의 내부에 장착된 LED 조명 패널부, 및 상기 LED 조명 패널부로 공급되는 전류를 제어하는 전류 제어 장치를 구비한다. 본 발명에 따르면, 사용 환경에 따라 적응적으로 설치 위치를 변경할 수 있도록 하는 이동형 LED 조명 장치가 제공된다.

Description

이동형 LED 조명 장치{Portable LED Lighting Device}
본 발명은 이동형 LED 조명 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용 환경에 따라 적응적으로 설치 위치를 변경할 수 있도록 하는 이동형 LED 조명 장치에 관한 것이다.
최근 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 조명기구의 사용이 확산되고 있다. LED는 전원이 공급되면 빛을 발산하는 소자로서, 소비 전력량이 작고, 수명이 기존의 백열 전구나 형광등보다 길고, 수은과 같은 유해물질을 사용하지 않기 때문에 친환경 제품으로서의 장점을 갖고 있는 등, 기존의 조명수단에 비해 다양한 장점을 제공한다.
한편, LED는 방송용 조명에 있어서도 적합한 광특성을 갖고 있으나, 종래의 방송용 LED 조명 장비들은 대부분 대형으로 제작된 고정식 설치 구조를 갖고 있어, 방송 환경에 따라 적응적으로 설치 위치를 변경할 수 없다는 기술적 한계가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 사용 환경에 따라 적응적으로 설치 위치를 변경할 수 있도록 하는 이동형 LED 조명 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동형 LED 조명 장치는, 외부 케이싱; 외부 케이싱의 내부에 장착된 LED 조명 패널부; 및 상기 LED 조명 패널부로 공급되는 전류를 제어하는 전류 제어 장치를 포함한다.
바람직하게는, 상기 외부 케이싱은, 상부 케이싱, 및 상기 상부 케이싱과 마주보며 설치되는 하부 케이싱을 포함하며, 상기 상부 케이싱와 상기 하부 케이싱의 내면에는 각각 상기 LED 조명 패널부가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부 케이싱과 상기 하부 케이싱을 결합하는 체결부가 개방됨에 따라, 상기 상부 케이싱에 설치된 LED 조명 패널부와 상기 외부 케이싱에 설치된 LED 조명 패널부가 수평 방향으로 연속 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전류 제어 장치는, 검사 대상에 대한 부하 전류를 제어하는 전류 제어소자, 제어 전압과 궤환 전압에 의해 상기 전류 제어 소자에 의한 부하 전류를 결정하는 것으로 다수의 단위 전류 검출부를 포함하는 멀티 레인지 전류 제어부, 상기 다수의 단위 전류 검출부 중 어느 하나를 선택하는 스위칭부; 및 상기 제어 전압을 결정하고, 상기 다채널 스위칭 부를 제어하는 중앙 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전류 제어소자를 통과한 전류를 검출하여 상기 전류 제어부에 궤환 전압으로 피드백하는 것으로, 특성 값을 달리하는 전류 검출 소자가 상기 단위 전류 검출부에 구비되고, 상기 단위 전류 검출부에는 상기 스위칭부가 각각 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위칭부는 전류 검출 소자를 상기 전류 제어 소자에 온-오프하는 스위칭 소자 및 상기 전류 검출 소자에 검출된 전압의 출력을 스위칭하는 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전류 제어소자에 인가되는 전압이 임계 전압을 초과했을 때 상기 전류 제어 소자에 대한 전류 제어를 중단하는 전압 보호부를 더 포함한다.
또한, 상기 전류 제어 소자는 FET(Field Effect Transistor)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소자 제어부는 OP 앰프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단위 전류 검출부의 전류 검출 소자는 저항기이며, 특성값은 저항값인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위칭부는 각 단위 전류 검출부에 마련되는 것으로 상기 메인 콘트롤러에 의해 작동하는 FET 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단위 전류 검출부에는 두 개의 FET 가 포함되며, 하나의 FET는 해당 전류 검출 소자에 대한 전류 검출을 스위칭하며, 다른 하나의 FET는 검출된 전압을 상기 제어소자 제어부로의 피드백을 스위칭하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 사용 환경에 따라 적응적으로 설치 위치를 변경할 수 있도록 하는 이동형 LED 조명 장치가 제공된다.
아울러, 본 발명에 따르면, 오차 범위가 매우 적은 전류 제어 장치가 구비된 이동형 LED 조명 장치가 제공된다.
아울러, 본 발명에 따르면, 다채널 전류 제어 구조에 광대역에서 전류를 제어할 수 있는 멀티 레인지 전류 제어 장치가 구비된 이동형 LED 조명 장치가 제공된다.
아울러, 본 발명에 따르면, 채널 별로 정밀한 전류 제어 보정이 가능하여 고정밀도로 LED 모듈을 검사할 수 있는 전류 제어 장치가 구비된 이동형 LED 조명 장치가 제공된다.
아울러, 본 발명에 따르면, 하나의 장치에 의해 넓은 전류 범위의 검사가 가능하게 된다.
특히, 본 발명에 따른 전류 제어 장치는 매우 높은 분해능으로 고정밀 전류를 제어할 수 있게 됨에 따라, 검사 대상인 LED 모듈의 검사 오류를 감소시킬 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에 따르면, 하나의 장치에 의해 0.01%오차 범위로 인가 전류 대비 기본 10000배의 높은 분해능을 가지는 정전류 제어가 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 LED 조명 장치에 구비된 전류 제어 장치의 개략적 전체 시스템 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 LED 조명 장치에 구비된 전류 제어 장치에서 제어 전압 인가부의 개략적 블록다이어그램,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 LED 조명 장치에 구비된 전류 제어 장치에서 도 2에 도시된 제어전압 인가부의 개략적 회로도,
도 4는 본 발명에 따른 전류 제어 장치에서 멀티 레인지 전류 제어부의 개략
적 블록다이어그램,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 LED 조명 장치에 구비된 전류 제어 장치에서, 도 4에 도시된 멀티 레인지 전류 제어부의 발췌 회로도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 LED 조명 장치에 구비된 전류 제어 장치에서 보정값 계산부의 개략적 블록다이어그램,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 LED 조명 장치에 구비된 전류 제어 장치에서, 도 6에 도시된 보정값 계산부의 개략적 회로도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 LED 조명 장치에 구비된 전류 제어 장치에서 전압 보호부의 개략적 블록 다이어그램,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 LED 조명 장치에 구비된 전류 제어 장치에서, 도 8에 도시된 전압 보호부의 개략적 회로도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 LED 조명 장치에 구비된 전류 제어 장치에서, 메인 제어부(콘트롤러)의 개략적 발췌 회로도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 LED 조명 장치의 사시도, 및
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 LED 조명 장치의 외부 케이싱을 개방한 구조를 나타낸 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 LED 조명 장치의 사시도이다. 도 11에서와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 LED 조명 장치(200)는 외부 케이싱에 구비되어 있는 손잡이나 휴대용 끈을 통해 조명 작업자가 휴대할 수 있는 형태로 제작된다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 LED 조명 장치의 외부 케이싱을 개방한 구조를 나타낸 도면이다. 도 12에서와 같이 외부 케이싱은 상부 케이싱(210)과 하부 케이싱(220)으로 구성되어 있으며, 상부 케이싱(210)과 하부 케이싱(220)은 힌지 구조의 경첩(230)을 통해 상호 연결되어 있다.
즉, 사용자가 상부 케이싱(210)와 하부 케이싱(220)을 체결하고 있는 지퍼 등의 체결부를 개방함으로써 상부 케이싱(210)과 하부 케이싱(220)을 분리함에 따라, 경첩(230)에 의한 회전축을 기준으로 상부 케이싱(210)과 하부 케이싱(220)이 도 12에서와 같이 좌우로 펼쳐지며, 각각의 케이싱(210,220)의 내부에 구비된 고정 프레임(270)에 의해 고정 설치되어 있는 LED 조명 패널부(250)가 외부로 노출됨으로써, LED 조명 패널부(250)에 실장되어 있는 복수의 LED에 의한 광이 외부 피사체로 조사되게 된다.
즉, 상부 케이싱(210)과 하부 케이싱(220)을 결합하는 체결부가 개방됨에 따라, 상부 케이싱(210)에 설치된 LED 조명 패널부(250)와 하부 케이싱(220)에 설치된 LED 조명 패널부(250)가 수평 방향으로 연속 설치됨으로써, 한 쌍의 LED 조명 패널부(250)가 일체의 조명원으로서 기능하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 이동형 LED 조명 장치에는 전류 제어 장치가 구비되며, 전류 제어 장치는 LED 조명 패널부(250)로 공급되는 전류를 제어하는 기능을 수행한다.
아울러, 본 발명에 따른 이동형 LED 조명 장치에는 블루투스, 와이파이 등의 무선 통신 모듈이 구비되어 있음이 바람직할 것이며, 이에 따라 사용자는 별도의 무선 제어 장비를 이용하여 LED 조명 장치에 대한 색온도 제어 및 디밍 제어를 실행할 수 있도록 함이 바람직할 것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 이동형 LED 조명 장치에 구비된 전류 제어 장치의 구조 및 기능을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 이동형 LED 조명 장치에 구비된 전류 제어 장치(1)의 전체 시스템 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전류 제어 장치(1)는, LED 모듈(101)에 대해 전력을 공급하는 SMPS 등의 메인 파워(150), 다수 채널의 단위 전류 검출부를 통해 다단계로 전류를 제어하는 멀티 레인지 전류 제어부(120), 전류 제어부(120)에 인가되는 전압을 제어하는 제어전압 인가부(130), 과전압으로 인한 멀티 레인지 전류 제어부(120)의 메인 전류제어소자(FET)의 소손을 방지하기 위한 전압 보호부(140), 전류 제어부(120)의 다수 채널로 구성된 단위 전류 검출부 간의 검출 편차를 보상하기 위하여 채널 별로 오차를 계산하여 보정하는 보정값 계산부(110), 및 전체 시스템을 통제하고 제어하는 중앙 제어부(100)를 구비한다.
상기와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 전류 제어 장치는 넓은 전류 범위를 다수의 단계, 예를 들어 4 단계의 레인지로 나누어 제어할 수 있다. 이들 단계들은 서로 다른 세기의 전류 제어를 가지도록 복수 채널의 단위 전류 검출부를 포함함으로서 저전류 영역에서 고전류 영역까지 전체 영역을 여러 영역(레인지)로 나누어서 다단계로 제어한다.
여기에서, 상기 보정값 계산부(110)는 각 채널별로 제어 오차를 자동 보정 하기 위해서, 예를 들어 5단계의 전류 범위를 갖는 자동 보정 회로를 포함할 수 있다.
이것은 각 채널의 단위 전류 제어부 간의 편차를 보상하기 위하여 채널의 오차를 계산하여 보정하는 부가 회로로서 자동 보정 회로가 필요함에 따른 것이다.
자동 보정회로는 각 채널에 동일 전류를 인가하고, 동일 전류 인가할 때 채널 별로 설정하는 계수를 도출하여 메모리에 저장하는 모듈을 포함할 수 있다.
이와 같은 보정에 따르면 채널 별 보정 값들에 의해서 채널별로 제어 오차가 보상되며, 따라서 예를 들어 0.01% 이내의 오차 범위로 제어된 전류를 인가할 수 있게 된다.
구체적으로, 0.01% 이내의 편차를 만족하려면, 예를 들어 100mA의 전류를 LED 모듈에 인가했을 때 ±10uA 이내의 전류 편차가 유지되어야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 이동형 LED 조명 장치에 구비된 전류 제어 장치(1)에서 제어 전압 인가부(130)의 블록 다이어그램이며, 도 3은 도 2에 도시된 제어 전압 인가부에서 오프셋 조정부(132)의 개략적 회로도이다.
도 2에 도시된 제어전압 인가부(130)는 마이콤(중앙 제어부, 100)에 의해 제어되는 제어 전압(Vref)을 멀티 레인지 전류 제어부(120)에 인가한다. 즉, 제어 전압 인가부(130)는 중앙 제어부(100)로부터 디지털 제어 신호를 입력 받아서 아날로그 제어 전압(Vdac)을 출력하는 DAC(131)와 DAC(131)의 출력에서 오프셋 전압을 영점(Zero)화하여 오프셋 전압이 제거된 제어 전압(Vref)를 출력하는 오프셋 조절부(131)를 포함한다.
오프셋 조절부(131)는 버퍼로 작동하는 OP 앰프(132)의 전단의 (+) 입력단에 DAC 출력과 함께 조절된 오프셋 전압이 인가되는 구조를 가진다. 오프셋 전압은 오프셋 전압 공급부(133)로 부터의 최대 전압, 예를 들어 -5V가 인가되고, 이것은 가변 저항기를 포함하는 오프셋 조절부에 의해 분압되어 상기 (+) 입력단에 인가됨으로써 오프셋 전압의 영점화가 가능하게 된다.
여기에서, 10,000배 이상의 분해능을 가지는 제어 전압을 발생시키기 위해서 상기 DAC는 16bit DAC를 적용를 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 전류 제어 장치에서 멀티 레인지 전류 제어부의 블록개략적 다이어 그램이며, 도 5는 도 4에 도시된 멀티 레인지 전류 제어부의 개략적 회로도이다.
먼저 도 4를 살펴보며, 멀티레인지 (정)전류 제어부(120)는 본 발명의 핵심 모듈로서 여러 범위의 전류값을 정밀하게 설정하기 위하여, 예를 들어 4단계(레인지)의 전류 범위를 선택적으로 스위칭하여 제어한다.
멀티 레인지 전류 제어부(120)에는, 하나의 메인 FET(129) 아래에 4단계 전류 범위에 단위 전류 검출부(121,122,123, 124)가 마련되어 있는 구조를 가진다.
각 단위 전류 검출(121, 122, 123, 124) 각각에는 일반적인 전류 검출 회로에서 제어부처럼 전류를 전압(Vfb)으로 검출하는 센싱 저항이 구비되는데, 이 센싱 저항을 메인 FET(129)의 통과전류를 결정하는 피드백 제어부(125)의 피드백 입력단에 선택적으로 연결시키는 스위칭부가 각 전류 제어부(121, 122,123,124) 마다 구비된다.
이 스위칭부는 예를 들어 소전력 FET 스위칭 소자를 포함할 수 있으며, 이 FET 스위칭 소자의 작동은 중앙 제어부(00)로부터의 신호에 의해 이루어진다.
상기 피드백 제어부(125)는 일반적인 피드백 구조에서와 같이 OP 앰프의 피드백으로 인가되는 전압이 + 입력으로 인가되는 제어 전압과 동일하게 되게 부하전류를 메인 FET(129)를 제어하여 인가하게 된다.
본 발명의 일 실시예에서, 피드백 제어부(125)는 2 단의 OP 앰프(125a, 125b)로 구성될 수 있다. 전단의 OP 앰프(125a)는 고정밀 OP 앰프로서 전류를 정밀하게 제어하는 역할이고 후단의 OP 앰프(125b)는 범용 OP 앰프로서 전단의 고정밀 OP 앰프(125a)로부터의 제어 전압을 메인 FET(129)의 구동에 필요한 전압 레벨로 제어 전압을 상승시키기 위한 것이다.
그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 하나의 OP 앰프에 의해 피드백 제어부(125)가 구현될 수 있다.
도 5를 참조하면서 보다 구체적인 멀티 레인지 전류 제어부(120)의 구조를 살펴 본다. 도 5의 실시예는 하나의 OP 앰프에 의해 피드백 제어부(125)가 구현되는 것을 예시한다.
제어 전압(Vref)이 인가되는 피드백 제어부(125)의 출력 전압은 메인 FET 게이트에 인가되며, 상기 메인 FET(125)의 소오스에는 병렬 접속된 다수의 단위 전류 검출부(121, 122, 123, 124)가 연결된다. 메인 FEG(125)의 드레인에는 제어 대상인 LED 모듈(101)이 연결된다.
상기 LED 모듈(101)에 대한 부하 전류 또는 통과 전류는 메인 FET의 게이트 전압에 의해 제어된다. 이때에 통과 전류는 병렬 접속된 상기 다수의 단위 전류 검출부(121, 122, 123, 124) 중 어느 하나에 의해 검출된다.
여기에서 LED 모듈(101)에 대한 전류 통과 또는 공급은 다수의 단위 전류 검출부(121, 122, 123, 124) 중 어느 하나가 스위칭 되었을 때 일어나며, 이와 동시에 선택된 어느 하나의 단위 전류 검출부에 의해 통과 전류가 검출된 후 피드백 제어부(125)로 피드백 된다.
상기와 같은 단위 전류 검출부의 스위칭 작동을 위해, 각 단위 전류 검출부(121,122,123,124)에 마련되는 FET 등과 같은 스위칭 트랜지스터(121a,121b), (122a, 122b), (123a, 123b), (124a, 124b)를 포함하는 스위칭부를 포함한다.
각 단위 전류 검출부(121,122,123,124)에서 제1스위칭 트랜지스터(121a, 122a, 123a, 124a)와 제1스위칭 트랜지스터(121b, 122b, 123b, 124b)의 게이트는 공통 접속되어 있고, 여기에 중앙 제어부(100)로부터의 스위칭 신호(DATA_SW1, DATA_SW2, DATA_SW3, DATA_SW4)가 각각 인가된다.
상기 중앙 제어부(100)는 다수의 단위 전류 검출부의 각 스위칭부에 접속되는 포트(port)를 포함할 수 있다.
제1스위칭 트랜지스터(121a, 122a, 123a, 124a)는 센싱 저항(121c,122c, 123c, 124c)에 대한 전류 통과 스위칭 소자이며, 제2스위칭 트랜지스터(121b, 122b, 122c, 122d)는 센싱 저항(121c, 122c, 123c, 124c)에 의해 검출된 전압을 피드백 제어부(125)로 궤환시키기 위한 피드백 스위칭 소자이다.
도 6은 본 발명에 따른 전류 제어 장치에서 보정값 계산부의 블록 다이어그램이며, 도7은 본 발명에 따른 전류 제어 장치에서, 도6에 도시된 보정값 계산부의 개략적 발췌 회로도이다.
도 6를 참조하면, 채널 별 전류값을 동일하게 제어하기 위해서는 각 채널 별 특성값을 계산하는 회로가 필요하다. 보정값 계산부는 채널 별로 별도의 전류를 인가하고 인가 전류를 전류측정 모듈을 사용하여 각 채널 별로 동일하게 맞추며 그때의 각 채널 특성값을 도출한다.
소정 단계, 예를 들어 5단계의 전류범위를 설정하여 각 범위의 전류에서 해당 채널의 특성값을 도출하여 메인 제어부의 메모리에 저장한다. LED 모듈의 순방향 전압강하 전압측정부분의 편차에 대한 특성도 산출하여 중앙 제어부(100)의 메모리에 저장한다.
전류센싱 저항과 계장 증폭기(Instrumentation Amplifier)를 사용하여 센싱 저항에 흐르는 전류를 정밀하게 계측하여 각 채널 별로 전류값이 동일하도록 조정한다. 순방향 전압강하 측정에 대한 전압 측정의 보정은 하단의 OP 앰프를 사용하여 메인 FET의 드레인 전압을 측정하여 각 채널 별로 측정한 메인 FET의 드레인 전압 측정값과 비교하여 보정 계수를 산출한다.
도 7의 구체적인 회로를 살펴보면 다음과 같다. 도 7에서, 도면에서 수평으로 상하 2개 1조(RL11, RL12),(RL13,RL14), (RL15, 16), (RL17, RL18)로 5조의 릴레이 스위치가 배열되어 있는데 보정파워(CALPOWER) 공급 경로(+VCC_CALI - CALPOWER)의 통과전류를 검출하는 부분이다.
이를 위해 전류 경로 상에 다수 채널 또는 레인지로 배열된 센싱 저항(R61, R62, R63, R64, R65)의 유기 전압을 검출하는 부분이다. 각 조의 릴레이에서 위쪽의 릴레이(RL11, RL13, RL15, RL17, RL19)는 레인지 또는 채널을 선택하는 릴레이 스위치이며, 그 밑의 릴레이는 해당 채널의 센싱 저항의 유기 전압을 출력을 선택하는 릴레이 스위치이다.
한편, 우측의 차동 앰프(U14)는 전압측정부분의 편차에 대한 특성 산출 시 측정된 전압을 증폭하고, 그리고 그 우측의 ADC는 변화된 디지털 신호를 중앙 제어부(100)로 전송한다.
도 8은 본 발명에 따른 전류 제어 장치에서 전압 보호부에 의한 메인 FET의를 포보고 구조를 보이는 블록 다이어그램이며, 도 9는 도 8에 도시된 전압 보호부의 개략적 회로도이다.
먼저 도 8을 참조하면, 전압 보호부는 메인 FET가 과전압으로 인하여 소손되는 것을 방지하기 위한 회로로서, 메인 FET의 드레인 전압이 과도하게 높을 때 보호 회로가 작동하게 된다.
전압 보호 회로(126)는 중앙 제어부(110)로 부터의 임계 전압 데이터를 아날로그 임계 전압 값으로 변환하는 DAC(126a), 임계 전압값(VREF_OVP)과 메인 FET의 분압을 비교하는 신호OP 비교기(126b) 그리고 비교기(126b)로부터의 출력에 의해 메인 FET의 게이트를 소스 전위로 떨어뜨리는 스위칭 FED를 포함한다.
따라서, 흘리는 전류량에 따라서, 임계 전압을 달리하여 보다 효과적으로 메인 FET를 보호할 수 있게 하였다.
보다 구체적인 작동을 도9를 참조해서 살펴본다. LED 모듈(101)과 메인 FEG(129)의 사이의 노드(node)에 그 타단이 접지된 두 개의 직렬 저항(R789, R812)의 일단이 연결되어 있다. 따라서, 두 저항(R789, R812) 사이의 노드에서 메인 FET의 드레인 분압이 검출된다.
두 저항(R789)로부터 얻어진 드레인 분압은 앰프(126d)에 의해 증폭된다. 분압이 앰프(126d)를 통해 증폭된 후 통해 비교기(126b)로 인가되며, 비교기(126a)에는 DAC(126a)로부터의 임계 전압(VREF_OVP)가 비교값으로 인가된다.
여기에서 드레인 전압이 임계전압, 예를 들어 3V를 초과하게 되면 비교기(126b)의 출력이 HIGH가 되고 따라서 비교기(126b)의 출력단에 연결된 스위칭 FET(126c)가 ON 된다.
따라서, 이 스위칭 소자는 메인 FET의 게이트에 연결되어 있으며, 따라서 메인 FET의 게이트(GATE) 가 소스(SOURCE) 전위로 떨어진다. 따라서, 게이트 전위(압)가 소스 전위로 떨어진 메인 FET(129)는 스위칭 오프되어 LED 모듈에 인가되는 전류가 차단된다.
따라서, 메인 FET가 OFF되면 전류가 흐르지 않으므로 인가 전압이 비정상적으로 높아도 메인 FET에서 발열이 발생하지 않게 되어 메인 FET가 보호된다.
메인 FET의 손실 전력은 P = I X V에서 FET에 흐르는 전류와 DRAIN SOURCE간의 전압차를 곱한 것이 된다. 메인 FET에 인가하는 최대 전류가 1A이므로 드레인-소스(DRAINSOURCE)간 전압이 2V일 때는 2W의 손실이 발생하게 된다.
도 10은 본 발명에 따른 전류 제어 장치에서, 메인 제어부(콘트롤러)의 개략적 발췌 회도로이다.
본 발명에서 메인 제어부는 전체 시스템을 제어하는 마이콤이며 다음과 같은 기능을 가진다.
1. 소정단계, 예를 들어 4단계에서 전류 구간별 ON/OFF를 제어하는 기능
2. 보정회로 구동 및 보정값 계산 및 저장 기능
3. 특정 전류값에 대한 제어전압 산출 및 16비트 DAC 제어 기능
4. 보호회로 임계전압 설정 및 보호회로 작동 ON/OFF 설정 기능
5. LED 모듈의 순방향 전압강하 계산 및 LED모듈들 인가전류 개별
ON/OFF제어 기능
6. 전류, 전압 센싱 값을 처리하는 16비트 ADC 제어 기능
본 발명에 따른 전류 제어 장치는 하나의 장치로서 여러 레인지의 전류를 제어할 수 있다는 점에 특징이 있다. 이것은 단순히 여러 단일 레인지의 전류 제어 장치를 하나로 집적한 것이 아니며, 여러 레인지가 오차없이 정밀하게 전류 검출이 가능하게 됨에 따라서 모든 레인지에 대해 정밀한 전류 제어가 가능하게 된다.
즉, 본 발명의 목표인 고정밀 다채널 멀티레인지 정전류 회로를 한정된 공간에 구현하기 위하여 하나의 메인 FET와 OP 앰프를 사용하고 다채널로 구성된 각 레인지별로 센싱 저항(특성값)을 다르게 사용한다.
센싱 저항을 레인지별로 다르게 사용하기 위해서 레인지 별로 FET를 부궤환 부분과 센싱저항 상단부에 각각 하나씩 위치시켜서, 하나의 레인지에서 적어도 2개의 FET를 사용하여 스위칭하게 된다.
본 발명에서 FET를 사용한 이유는 기계식 릴레이를 사용할 경우에 비해서 수명이 매우 길기 때문에 반복적인 스위칭 작업에서 오랜 수명을 보장할 수 있기 때문이다.
또한, 스위칭 속도가 기계식 릴레이에 비해서 매우 빠르기 때문에 릴레이에 비해서 고속으로 레인지간의 전환을 실현할 수 있기 때문이다.
스위칭용 FET의 게이트 제어 전압은 각 채널 별 2개의 FET에 대해서 공통으로 사용하여 동시에 ON/OFF 될 수 있게 하였다. 게이트 제어 전압은 마이콤(중앙 제어부)의 포트로 제어한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
1: 전류 제어 시스템, 100: 중앙 제어부(마이콤),
101: LED 모듈, 110: 보정값 계산부,
120: 멀티 레인지 전류 제어부, 130: 전압제어 인가부,
140: 전압 보호부, 150: 메인 파워(SMPS),
200: 이동형 LED 조명 장치, 210: 상부 케이싱,
220: 하부 케이싱, 230: 경첩,
250: LED 조명 패널부, 270: 고정 프레임.

Claims (3)

  1. 외부 케이싱;
    상기 외부 케이싱의 내부에 장착된 LED 조명 패널부;
    상기 LED 조명 패널부로 공급되는 전류를 제어하는 전류 제어 장치; 및
    상기 외부 케이싱에 구비된 휴대용 손잡이;
    를 포함하며,
    상기 전류 제어 장치는,
    상기 LED 조명 패널부에 전력을 공급하는 메인 파워;
    복수 채널로 구성된 단위 전류 검출부를 통해 다단계로 전류를 제어하는 멀티 레인지 전류 제어부;
    상기 멀티 레인지 전류 제어부에 인가되는 전압을 제어하는 제어전압 인가부;
    과전압으로 인한 상기 멀티 레인지 전류 제어부의 메인 전류제어소자의 소손을 방지하기 위한 전압 보호부; 및
    상기 복수 채널로 구성된 단위 전류 검출부에서의 검출 편차를 보상하기 위하여 상기 복수 채널별로 오차를 계산하여 보정하는 보정값 계산부
    를 포함하는 것인 이동형 LED 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 케이싱은,
    상부 케이싱, 및 상기 상부 케이싱과 마주보며 설치되는 하부 케이싱을 포함하며,
    상기 상부 케이싱와 상기 하부 케이싱의 내면에는 각각 상기 LED 조명 패널부가 설치되는 것인 이동형 LED 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상부 케이싱과 상기 하부 케이싱을 결합하는 체결부가 개방됨에 따라, 상기 상부 케이싱에 설치된 LED 조명 패널부와 상기 외부 케이싱에 설치된 LED 조명 패널부가 수평 방향으로 연속 설치되는 것인 이동형 LED 조명 장치.
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