KR102271012B1 - 적어도 2개의 별개의 발광 영역을 정의하는 반도체 광원 내의 전류를 제어하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 광원 내의 전류를 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 광원은 적어도 2개의 별개의 발광 영역을 갖는 기판을 포함하고, 상기 방법은 하기의 단계들, 즉:
- 제1 발광 영역을 활성화는 단계,
- 상기 제1 발광 영역에 의해 방출되는 광속에 대응하는 제1 광속의 제1 값을 취득하도록, 제1 설정점의 함수로서 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값을 조절하는 단계,
- 광원의 적어도 제2 발광 영역을 활성화하는 단계,
- 적어도 상기 제2 발광 영역에 의해 방출되는 광속에 대응하는 제2 광속의 제2 값을 취득하도록, 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값을 조절하는 단계를 포함한다.
- 제1 발광 영역을 활성화는 단계,
- 상기 제1 발광 영역에 의해 방출되는 광속에 대응하는 제1 광속의 제1 값을 취득하도록, 제1 설정점의 함수로서 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값을 조절하는 단계,
- 광원의 적어도 제2 발광 영역을 활성화하는 단계,
- 적어도 상기 제2 발광 영역에 의해 방출되는 광속에 대응하는 제2 광속의 제2 값을 취득하도록, 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값을 조절하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 기판을 포함하는 반도체 광원 내의 전류를 제어하기 위한 방법 및 시스템의 분야에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 전류를 제어하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것으로, 시스템은 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수(electrical variable)의 평균값에 대한 제어 컴포넌트, 및 제어 컴포넌트에 광원을 연결하기 위한 장치를 포함한다. 구체적으로, 배타적인 것은 아니지만, 반도체 광원은 기판으로부터 연장되는 복수의 전계발광 로드(electroluminescent rod)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 이러한 제어 시스템을 포함하는 조명 유닛, 및 적어도 하나의 이러한 조명 유닛을 포함하는 차량의 조명 장치에 관한 것이기도 하다.
광원으로부터 광속(luminous flux)의 수정을 허용하는, 기판을 포함하는 반도체 광원 내의 전류를 제어하기 위한 방법은 공지되어 있다. 방법은 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값에 대한 제어 컴포넌트, 및 제어 컴포넌트에 광원을 연결하기 위한 장치를 포함하는 제어 시스템에 의해 전개된다. 전기 변수는, 예를 들어, 전압, 전류의 세기 또는 전력이다. 이러한 유형의 방법은, 제어 컴포넌트에 의해, 평균 전류, 전압 또는 전력에 대한 설정점(setpoint)의 함수로서 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값을 조절하는 단계를 포함한다. 따라서, 평균 전류, 전압 또는 전력에 대한 설정점은 광원에 대한 원하는 광속에 대응한다.
그러나, 이러한 유형의 전류를 제어하는 방법의 단점은 높은 동적 광속의 달성을 허용하지 않는다는 점이다. 실제로, 제어 컴포넌트는 일반적으로 스위치-모드 전원 장치(switched-mode power supply)에 연결되는 초퍼(chopper)이고, 초퍼에 의해 실행되는 제어는 펄스-폭 변조 유형의 제어이다. 그러나, 전류 제어의 정확도가 심각하게 손상되지 않는다면, 언더슈트(undershoot)되지 않아야 하는 이 제어에 대한 최소 듀티 사이클은 5%와 7% 사이에 있는 것이 일반적이다. 보다 구체적으로, 이 펄스-폭 변조에 의한 제어 동안 적용되는 듀티 사이클이 5%의 값보다 작을 경우에는, 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 제어 특성에 "소프트(soft)" 파면(wave front)이 발생할 수 있다. 이러한 유형의 "소프트" 파면은, 권장되는 직사각형 크리넬레이션(crenellation)이 아니라 심지어 삼각파 크리넬레이션을 초래할 수 있으며, 전류 제어의 정확도를 손상시키고, 또한 시스템 내의 실질적인 효율 손실, 심지어 전자기 호환성 문제와 연관된다. 실제로, 펄스 폭의 허용오차는 절대값이며, 상기 폭에 의존하지 않는다. 다시 말해, 이 폭이 감소하면, 상대적인 허용오차는 점점 커진다.
이는 특히, 광원이 각각 별개의 광속값을 특정하는 복수의 기능으로 사용하도록 되어 있는 경우에 문제가 되고, 극단의 광속값들 사이의 비가 구체적으로 20 이상일 경우에 문제가 된다. 이 경우, 실제로, 주어진 동적 광속의 달성을 위해 펄스-폭 변조에 의한 제어 동안 적용되어야 하는 최소 듀티 사이클은 5% 이하여야 한다. 이러한 유형의 상황은, 예를 들어, 광원이 "주간 주행등(daytime running light)" 기능 및 "위치등(position light)" 기능을 모두 실행하기 위해 채용되도록 의도된 차량 분야에 공지되어 있다.
전술한 단점을 극복하기 위해, 공지의 해법은 전술한 제어 시스템에 레지스터(resistor)를 추가하는 것, 및 전류가 제어되어야 할 광원에 상기 레지스터를 직렬 연결하는 것을 수빈한다. 이 레지스터의 정격은 "소프트" 파면과 연관되는 에너지의 열 소산을 허용하도록 선택된다. 그러나, 이러한 유형의 해법은 이러한 레지스터의 가격으로 인해 비용이 매우 많이 든다. 또한, 이러한 유형의 레지스터는 전류 제어의 정확도의 향상을 허용하지 않는다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 문제는, 간단하게, 낮은 비용으로, 또한 효율의 손실 또는 시스템 내의 전자기 외란 없이, 광원의 동적 광속의 증가, 구체적으로 극단의 광속값들 사이의 비를 100 이상으로 달성하는 것을 허용하는, 기판을 포함하는 반도체 광원 내의 전류를 제어하기 위한 방법 및 시스템을 제안하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 제1 목적은, 반도체 광원 내의 전류를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 광원은 기판을 포함하고, 상기 광원은, 그 기판 상에, 적어도 2개의 별개의 발광 영역을 정의하고, 상기 방법은 광원 내의 전류를 제어하기 위한 시스템에 의해 전개되고, 상기 제어 시스템은 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값에 대한 제어 컴포넌트를 포함하고, 상기 제어 컴포넌트는 전류 또는 전압 입력 소스에, 구체적으로 직류 전류 또는 직류 전압 입력을 위해, 연결되도록 설계되고, 상기 제어 시스템은 제어 컴포넌트에 광원을 연결하기 위한 장치를 더 포함하고, 상기 연결 장치는 광원의 별개의 발광 영역들과 연관되고, 상기 발광 영역들의 선택적인 활성화를 실행하도록 설계되고, 상기 방법은 하기의 단계들을 포함한다:
- 상기 광원의 제1 발광 영역을 활성화하는 단계,
- 상기 제어 컴포넌트에 의해, 상기 광원에 대한 제1 광속의 제1 값을 취득하도록, 평균 전류, 전압 또는 전력에 대한 제1 설정점의 함수로서 상기 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 상기 전기 변수의 평균값을 조절― 상기 제1 광속은 상기 제1 발광 영역에 의해 방출되는 광속에 대응함 ―하는 단계,
- 상기 광원의 적어도 제2 발광 영역을 활성화하는 단계,
- 제어 컴포넌트에 의해, 광원에 대한 제2 광속의 제2 값을 취득하도록, 평균 전류, 전압 또는 전력에 대한 제2 설정점의 함수로서 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값을 조절― 상기 제2 광속은 적어도 상기 제2 발광 영역에 의해 방출되는 광속에 대응함 ―하는 단계.
광원이, 그 기판 상에, 적어도 2개의 선택적으로 활성화 가능한 발광 영역을 정의한다는 사실로 인해, 각각의 발광 영역들과 연관되는 각각의 광속값들의 개별적이고 독립적인 조절을 제어 컴포넌트에 의해 실행할 수 있다. 따라서, 이 제어에 의해, 그리고 발광 영역들의 선택적인 추가 또는 활성화에 의해, 전류 제어의 정확도를 희생하는 일 없이, 또한 시스템 내에서 효율 또는 전자기 호환성의 문제를 발생시키지 않고, 광속의 조절을 위한 더 넓은 범위를 취득할 수 있다. 또한, 광속에 대한 잠재적인 값들의 조절의 범위에 있어서의 이 증가는 예를 들어, 컬러와 같은 광원의 다른 물리적 특성들을 수정하지 않고 달성된다. 또한, 본 발명에 따른 제어 방법은 하나의 제어 컴포넌트의 전개만을 수반하며, 상기 컴포넌트는 종래의 제어 컴포넌트이다. 따라서, 본 발명에 따른 제어 방법은 간단하게, 낮은 비용으로, 효율의 손실 또는 시스템의 전자기 외란 없이, 광원의 동적 광속의 증가를 허용한다.
본 발명에 따른 제어 방법은 이하의 특징들 중 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다:
- 제어 컴포넌트는 초퍼이고, 초퍼에 의해 실행되는 제어는 펄스-폭 변조 유형의 제어이고; 이는 광원의 동적 광속의 추가적인 증가, 또는 주어진 동적 광속에 대한 광원의 구조의 단순화를 허용하고;
- 발광 영역들 중 적어도 2개는 동심 영역이고; 이는 광원 상에서 고려되는 영역의 함수로서 가변적인 동적 광속의 달성을 허용하고; 그에 따라, 단일의 광학 모듈이 장착되는 단일의 조명 유닛을 사용해서, 매우 다양한 세기값, 및 상이한 분포를 갖는 복수의 측광 기능을 실행할 수 있고;
- 광원은, 그 기판 상에, 3개의 별개의 발광 영역을 정의하고, 제1 발광 영역은 제2 발광 영역에 의해 둘러싸이고, 제2 발광 영역은 제3 발광 영역에 의해 둘러싸이고, 방법은 제3 발광 영역을 활성화하는 단계, 및 제어 컴포넌트에 의해, 광원의 제3 광속에 대한 제3 값을 취득하도록, 평균 전류, 전압 또는 전력에 대한 제3 설정점의 함수로서 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값을 조절― 상기 제3 광속은 적어도 제3 발광 영역에 의해 방출되는 광속에 대응함 ―하는 단계를 더 포함하고;
- 제어 단계들 동안, 제어 컴포넌트는, 제2 제어 단계의 말미에 취득되는 제2 광속의 제2 값과 제1 제어 단계의 말미에 취득되는 제1 광속의 제1 값 사이의 비가 3 이상, 바람직하게는 3과 30 사이에 있도록, 그리고 제3 제어 단계의 말미에 취득되는 제3 광속의 제3 값과 제2 제어 단계의 말미에 취득되는 제2 광속의 제2 값 사이의 비가 4 이상, 바람직하게는 4와 100 사이에 있도록, 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값을 조절하고;
- 광원에 대하여 취득되는 제1 광속의 제1 값 및 광원에 대하여 취득되는 제2 광속의 제2 값은 제2 광속의 제2 값과 제1 광속의 제1 값 사이의 비가 100 이상, 바람직하게는 100과 1,000 사이에 있도록 되고;
- 평균 전류, 전압 또는 전력에 대한 제2 설정점의 함수로서 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값에 대한 제어 단계 동안, 취득되는 제2 광속은 상기 제1 발광 영역에 의해, 그리고 상기 제2 발광 영역에 의해 방출되는 광속에 대응하고;
- 제어 시스템은 광원에 흐르는 전류의 대표적인 전기 변수에 대한 측정 컴포넌트를 더 포함하고, 제어 컴포넌트는 측정 컴포넌트에 연결되고, 상기 방법은 광원에 흐르는 전류의 대표적인 전기 변수를 측정하는 단계, 및 상기 전기 변수에 대한 측정 데이터의 적어도 하나의 요소를 전달하는 단계를 더 포함하고, 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값의 제어를 위한 각각의 단계는 상기 측정 데이터 및 평균 전류, 전압 또는 전력에 대한 제각기 제1 또는 제2 설정점의 함수로서 실행되는 상기 평균값의 조절을 구성하고; 이는 개방-회로 장치와 비교하여, 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값의 제어의 정확도의 향상을 허용한다.
본 발명의 추가적인 목적은 반도체 광원 내의 전류를 제어하기 위한 시스템이고, 상기 광원은 기판을 포함하고, 상기 광원은, 그 기판 상에, 적어도 2개의 별개의 발광 영역을 정의하고, 시스템은 전류를 제어하기 위한 전술한 방법을 전개하도록 설계되고, 시스템은 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값에 대한 제어 컴포넌트, 및 광원을 제어 컴포넌트에 연결하기 위한 장치를 포함하고, 상기 연결 장치는 광원의 별개의 발광 영역들과 연관되고, 상기 발광 영역들을 선택적으로 활성화하도록 설계되고; 제어 컴포넌트는 전류 또는 전압 입력 소스에, 구체적으로 직류 전류 또는 직류 전압 입력을 위해, 연결되도록 설계되고, 활성화된 각각의 발광 영역에 대하여, 상기 활성화와 연관되는 평균 전류, 전압 또는 전력에 대한 설정점의 함수로서 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값을 조절하도록 구성된다.
본 발명에 따른 제어 시스템은 이하의 특징들 중 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다:
- 제어 시스템은 광원에 통합되고;
- 제어 컴포넌트는 초퍼이고, 상기 초퍼는 펄스-폭 변조 유형의 제어를 실행하도록 설계되고; 이는 광원의 동적 광속의 추가적인 증가, 또는 주어진 동적 광속에 대한 광원의 구조의 단순화를 허용하고;
- 연결 장치는 트랜지스터와 같은 전자 반도체 스위칭 컴포넌트를 포함하고, 상기 전자 컴포넌트는 2개의 전도 전극 및 제어 전극을 포함하고, 상기 제어 전극은 상기 발광 영역들 중 하나의 활성화를 위한 커맨드 신호를 수신하도록 설계되고;
- 제어 시스템은 광원에 흐르는 전류의 대표적인 전기 변수에 대한 측정 컴포넌트를 더 포함하고, 측정 컴포넌트는 상기 전기 변수에 대한 측정 데이터의 적어도 하나의 요소를 전달하도록 설계되고; 제어 컴포넌트는 측정 컴포넌트에 연결되고, 활성화된 각각의 발광 영역에 대하여, 측정 데이터의 값 및 상기 활성화와 연관되는 평균 전류, 전압 또는 전력에 대한 설정점의 함수로서 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값을 조절하도록 구성되고; 이는 개방-회로 장치와 비교하여, 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값의 조절의 정확도의 향상을 허용한다.
본 발명의 추가적인 목적은 반도체 광원 및 광원 내의 전류를 제어하기 위한 시스템을 포함하는 조명 유닛이고, 상기 광원은 기판을 포함하고, 그 기판 상에, 적어도 2개의 별개의 발광 영역을 정의하고, 전류를 제어하기 위한 시스템은 전술한 바와 같다.
본 발명에 따른 조명 유닛은 이하의 특징들 중 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다:
- 광원은 기판으로부터 연장되는 복수의 전계발광 로드를 더 포함하고;
- 각각의 전계발광 로드는 밀리미터-이하 범위의 치수를 갖고;
- 각각의 전계발광 로드는 기판으로부터 바람직한 방향으로 연장되고;
- 전계발광 로드는 기판으로부터 동일한 바람직한 방향으로 연장되고;
- 전계발광 로드들은 복수의 개별적인 로드 그룹들로 분할되고, 각각의 로드 그룹은 상기 발광 영역들 중 하나의 전부 또는 일부에 대응하고;
- 각각의 로드 그룹에 대하여, 상기 그룹 내의 로드들은 서로 전기적으로 상호 연결되고;
- 각각의 로드 그룹에 대하여, 상기 그룹 내의 로드들은 전기적으로 병렬로 연결된다.
실시형태의 추가적인 형태에 따르면, 본 발명에 따른 조명 유닛은 이하의 특징들 중 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다:
- 광원은 기판으로부터 연장되는 복수의 전계발광 스터드(electroluminescent stud)를 더 포함하고;
- 각각의 전계발광 스터드는 밀리미터-이하 범위의 치수를 갖고;
- 각각의 전계발광 스터드는 기판으로부터 바람직한 방향으로 연장되고;
- 전계발광 스터드는 기판으로부터 동일한 바람직한 방향으로 연장되고;
- 전계발광 스터드들은 복수의 개별적인 스터드 그룹들로 분할되고, 각각의 스터드 그룹은 상기 발광 영역들 중 하나의 전부 또는 일부에 대응하고;
- 각각의 스터드 그룹에 대하여 상기 그룹 내의 스터드들은 서로 전기적으로 상호 연결되고;
- 각각의 스터드 그룹에 대하여, 상기 그룹 내의 스터드들은 전기적으로 병렬로 연결된다.
본 발명의 실시형태의 바람직한 형태에 따르면, 광원은 복수의 포토이미터(photoemitter) 요소를 포함하고, 포토이미터 요소들은 복수의 개별적인 포토이미터 요소 그룹들로 분할되고, 각각의 포토이미터 요소 그룹은 상기 발광 영역들 중 하나에 대응하고, 상기 적어도 2개의 발광 영역에 대응하는 그룹들 내의 포토이미터 요소들은 상기 포토이미터 요소 그룹들이 이산 포토이미터 요소들의 인터레이스된 매트릭스를 구성하도록 인터레이스된다.
본 발명의 실시형태의 이 바람직한 형태는 유리하게는 상기 광원에 의해 방출되는 광속의 값에 관계없이 광원의 시각적 외관에서 사실상 균일한 양태의 보존을 허용한다.
본 발명의 실시형태의 추가적인 특정 형태에 따르면, 광원의 상기 적어도 2개의 발광 영역은 동심 영역이다.
본 발명의 실시형태의 이 특정 형태에 따른 조명 유닛은 이하의 특징들 중 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다:
- 광원은, 그 기판 상에, 제1 발광 영역, 및 제1 영역과는 별개이고 제1 영역을 둘러싸는 제2 발광 영역을 정의하고, 제2 발광 영역의 표면적은, 예를 들어, 그 표면적과 제1 발광 영역의 표면적 사이의 비가 9 이상, 바람직하게는 10 이상이 되도록, 제1 발광 영역의 표면적보다 크고;
- 광원은, 그 기판 상에, 제1 발광 영역, 및 제1 영역과는 별개이고 제1 영역을 둘러싸는 제2 발광 영역을 정의하고, 제2 발광 영역에 대응하는 그룹 내의 전계발광 로드들의 밀도는, 예를 들어, 그 밀도와 제1 발광 영역에 대응하는 그룹 내의 전계발광 로드들의 밀도 사이의 비가 9 이상, 바람직하게는 10 이상이 되도록, 제1 발광 영역에 대응하는 그룹 내의 전계발광 로드들의 밀도보다 크고;
- 광원은 고해상도 광원이고;
- 제어 시스템은 광원에 통합된다.
본 발명의 추가적인 목적은 전술한 유형의 적어도 하나의 조명 유닛을 포함하는 차량의 조명 장치이다.
본 발명의 실시형태의 특정 형태에 있어서, 본 발명에 따른 차량의 조명 장치는 차도 조명 장치, 구체적으로 투광등(floodlight), 또는 신호 장치, 구체적으로 표시등(indicator light), 또는 차량 승객실용 조명 장치이다.
본 발명의 추가적인 목적은 전술한 바와 같이, 적어도 하나의 차량용 조명 장치를 포함하는 차량이다.
본 발명의 추가적인 특징 및 장점은 이하의 비제한적인 실시예의 상세한 설명으로부터 분명해지고, 그 명확화를 위해 첨부 도면을 참조한다:
- 도 1은 조명 유닛이 장착된 차량용 조명 장치의 개략도를 도시하고, 조명 유닛은 광원 및 본 발명에 따른 전류를 제어하기 위한 시스템을 포함하고;
- 도 2는 실시형태의 제1 형태에 따른, 도 1로부터의 광원의 사시도를 도시하고;
- 도 3은 광원의 실시형태의 제2 형태에 따른, 도 2에 나타내진 것과 유사한 도면을 도시하고;
- 도 4는 도 1에 따른 제어 시스템에 의해 전개되는, 본 발명에 따른 전류를 제어하기 위한 방법을 나타내는 구성도를 도시하고;
- 도 5는 광원에 의해 방출되는 총 광속의 함수로서, 도 3에 나타내진 바와 같이, 광원의 발광 영역의 단자에 전기 입력 전압의 인가를 위한 듀티 사이클의 전개를 각각 나타내는 일련의 3개의 다이어그램을 도시한다.
- 도 1은 조명 유닛이 장착된 차량용 조명 장치의 개략도를 도시하고, 조명 유닛은 광원 및 본 발명에 따른 전류를 제어하기 위한 시스템을 포함하고;
- 도 2는 실시형태의 제1 형태에 따른, 도 1로부터의 광원의 사시도를 도시하고;
- 도 3은 광원의 실시형태의 제2 형태에 따른, 도 2에 나타내진 것과 유사한 도면을 도시하고;
- 도 4는 도 1에 따른 제어 시스템에 의해 전개되는, 본 발명에 따른 전류를 제어하기 위한 방법을 나타내는 구성도를 도시하고;
- 도 5는 광원에 의해 방출되는 총 광속의 함수로서, 도 3에 나타내진 바와 같이, 광원의 발광 영역의 단자에 전기 입력 전압의 인가를 위한 듀티 사이클의 전개를 각각 나타내는 일련의 3개의 다이어그램을 도시한다.
도 1은 조명 유닛(12)을 포함하는 차량용 조명 장치(10)를 예시한다. 조명 장치(10)는, 예를 들어, 차도 조명 장치, 구체적으로 투광등이다. 예시되지 않은 변형예에 있어서, 조명 장치(10)는 신호 장치, 구체적으로 표시등이다. 예시되지 않은 추가적인 변형예에 있어서, 조명 장치(10)는 차량 승객실용 조명 장치이다.
조명 유닛(12)은 반도체 광원(13), 및 광원(13) 내의 전류를 제어하기 위한 시스템(16)을 포함한다. 조명 유닛(12)은 광학 모듈을 더 포함하고, 이러한 모듈은 명확성을 위해 도면에는 나타나 있지 않다.
도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 광원(13)은 기판(18)을 포함하고, 그 기판(18) 상에, 적어도 2개의 별개의 발광 영역(20)을 정의한다. 기판(18)은, 예를 들어, 본질적으로 실리콘으로 구성된다.
도 2에 나타내진 실시형태의 바람직한 형태에 있어서, 광원(13)은 복수의 포토이미터 요소(22)를 더 포함한다. 포토이미터 요소(22)는 포토이미터 요소의 복수의 별개의 그룹(24A, 24B, 24C)으로 분할된다. 포토이미터 요소(22)의 각각의 그룹(24A, 24B, 24C)은 별개의 발광 영역(20)들 중 하나에 대응한다. 따라서, 도 2에 예시된 실시형태의 특정 형태에 있어서, 포토이미터 요소(22)는 포토이미터 요소의 3개의 별개의 그룹(24A, 24B, 24C)으로 분할되고, 광원(13)은, 그 기판(18) 상에, 3개의 상응하는 발광 영역(20A, 20B, 20C)을 정의한다.
도 2에 예시된 바와 같이, 그룹(24A, 24B, 24C) 내의 포토이미터 요소(22)들은 포토이미터 요소들의 상기 그룹(24A, 24B, 24C)이 이산 포토이미터 요소(22)들의 인터레이스된 매트릭스를 구성하도록 인터레이스된다. "이산 포토이미터 요소들의 매트릭스"는, 이 네트워크가 규칙적인 형태를 취하든 아니든, 이산 포토이미터 요소들의 그룹을 구성하는 인터레이스된 포토이미터 요소들의 네트워크로서 이해되어야 한다.
바람직하게는, 각각의 포토이미터 요소(22)는 적어도 하나의 전계발광 로드(26)를 포함한다. 도 2에 예시되는 특정한 예시적인 실시형태에 있어서, 각각의 포토이미터 요소(22)는 적어도 하나의 전계발광 로드(26) 및 하나의 광발광(photoluminescent) 요소(28)를 포함한다. 바람직하게는, 각각의 포토이미터 요소(22)는 복수의 전계발광 로드(26) 및 하나의 광발광 요소(28)를 포함한다. 따라서, 전계발광 로드(26)들은 전계발광 로드(26)들의 복수의 그룹으로 분할되고, 이 경우, 각각의 그룹은 하나의 포토이미터 요소(22)에 대응한다. 바람직하게는, 동일한 포토이미터 요소(22) 내의 전계발광 로드(26)들은 서로 전기적으로 상호 연결된다. 더 바람직하게는, 동일한 포토이미터 요소(22) 내의 전계발광 로드(26)들은 전기적으로 병렬로 연결된다.
각각의 전계발광 로드(26)는 기판(18)으로부터 연장된다. 바람직하게는, 각각의 전계발광 로드(26)는 밀리미터-이하 범위의 치수를 갖는다. 각각의 전계발광 로드(26)는, 예를 들어, 기판(18)으로부터 바람직한 방향으로 연장된다. 바람직하게는, 광원(13)의 전계발광 로드(26)들은 기판(18)으로부터 동일한 바람직한 방향으로 연장된다. 각각의 전계발광 로드(26)는, 예를 들어, 질화 금속, 구체적으로 질화 갈륨으로 구성된다.
각각의 광발광 요소(28)는, 예를 들어, 광발광 재료층으로 형성된다. 각각의 광발광 요소(28)는 광원에 의해 방출되는 적어도 하나의 여기 광의 적어도 일부를 흡수하고 상기 흡수된 여기 광의 적어도 일부를 여기광의 파장과는 다른 파장을 갖는 방출된 광으로 변환하도록 설계된 적어도 하나의 발광 재료를 포함하는 광 컨버터를 설명한다. 황색 광의 경우, 광발광 요소의 재료는, 예를 들어, 다음 화합물: Y3Al5O12:Ce3+(YAG), (Sr,Ba)2SiO4:Eu2+, Cax(Si,Al)12(O,N)16:Eu2+ 중 하나이다.
도 2에 예시된 실시형태의 특정한 형태의 변형예로서, 광원(13)은, 예를 들어 2차원 모놀리식 전계발광 다이오드 유형의 2차원 모놀리식 광원이고, 각각의 포토이미터 요소(22)는 상기 모놀리식 광원의 요소이다. 포토이미터 요소들은 이 광원 상의 포토이미터 요소들의 복수의 별개의 그룹으로 분할되고, 각각의 그룹은 별개의 발광 영역들 중 하나에 대응한다. 그룹들의 구성 포토이미터 요소들은 포토이미터 요소들의 상기 그룹이 이산 포토이미터 요소들의 인터레이스된 매트릭스를 구성하도록 인터레이스된다. 이는 포토이미터 요소가 스터드의 형태를 취하는 경우에 적용된다. 하나의 예시적인 실시형태에 있어서, 광은 스터드의 선단에서 방출된다.
도 3은 도 2에 예시되는 실시형태의 형태에 대한 대안으로서, 실시형태의 제2 형태에 따라, 광원(13)을 나타낸다. 실시형태의 이 제2 형태에 있어서, 광원(13)은, 그 기판(18) 상에, 복수의 동심 발광 영역(20D, 20E, 20F)을 정의한다. 도 3에 예시된 특정한 예시적인 실시형태에 있어서, 광원(13)은, 그 기판(18) 상에, 3개의 동심 발광 영역, 즉 제1 발광 영역(20D), 제1 영역(20D)을 둘러싸는 제2 발광 영역(20E), 및 제2 영역(20E)을 둘러싸는 제3 발광 영역(20F)을 정의한다. 예를 들어, 제1 발광 영역(20D)이 활성화되는 경우, 광원(13)은 "위치등(position light)" 기능에 따라 차량에서 채용되고; 적어도 제2 발광 영역(20E)이 활성화되는 경우, 광원(13)은 "주간 주행등(daytime running light)" 기능에 따라 차량에서 채용되고; 적어도 제3 발광 영역(20F)이 활성화되는 경우, 광원(13)은 "메인 빔 헤드램프(main-beam headlamp)" 기능에 따라 차량에서 채용된다.
바람직하게는, 도 3에 예시된 바와 같이, 광원(13)은 복수의 전계발광 로드(26)를 포함한다. 따라서, 전계발광 로드(26)들은 전계발광 로드(26)들의 복수의 그룹(29D, 29E, 29F)으로 분할되고, 각각의 그룹은 발광 영역들(20D, 20E, 20F) 중 하나에 대응한다. 바람직하게는, 주어진 그룹(29D, 29E, 29F) 내의 전계발광 로드(26)들은 서로 전기적으로 상호 연결된다. 더 바람직하게는, 주어진 그룹(29D, 29E, 29F) 내의 전계발광 로드(26)들은 전기적으로 병렬로 연결된다.
각각의 전계발광 로드(26)는 기판(18)으로부터 연장된다. 바람직하게는, 각각의 전계발광 로드(26)는 밀리미터-이하 범위의 치수를 갖는다. 각각의 전계발광 로드(26)는, 예를 들어, 기판(18)으로부터 바람직한 방향으로 연장된다. 바람직하게는, 광원(13)의 전계발광 로드(26)들은 기판(18)으로부터 동일한 바람직한 방향으로 연장된다. 각각의 전계발광 로드(26)는, 예를 들어, 질화 금속, 구체적으로 질화 갈륨으로 구성된다.
도 3에 예시된 특정한 예시적인 실시형태의 변형예로서, 실시형태의 이 제2 형태에 따른 광원(13)은 고해상도 광원이다. "고해상도 광원(high-definition light source)"은, 개별적으로 공급될 수 있는, 높은 수의, 통상 1,000개 이상의 전계발광 요소를 포함하는 광원으로서 이해된다.
추가적인 변형예로서, 실시형태의 이 제2 형태에 따른 광원(13)은, 그 기판 상에, 2개의 동심 발광 영역, 즉 제1 발광 영역, 및 제1 영역을 둘러싸는 제2 발광 영역을 정의한다. 바람직하게는, 이 예시적인 실시형태에 따르면, 제2 발광 영역의 표면적은, 예를 들어, 상기 표면적과 제1 발광 영역의 표면적 사이의 비가 9 이상, 바람직하게는 10 이상이 되도록, 제1 발광 영역의 표면적보다 크다. 대안으로서 또는 부가적으로, 광원(13)이 로드 그룹들로 분할되는 복수의 전계발광 로드를 더 포함하는 경우, 제2 발광 영역에 대응하는 그룹 내의 전계발광 로드들의 밀도는, 예를 들어, 상기 밀도와 제1 발광 영역에 대응하는 그룹 내의 전계발광 로드들의 밀도 사이의 비가 9 이상, 바람직하게는 10 이상이 되도록, 제1 발광 영역에 대응하는 그룹 내의 전계발광 로드들의 밀도보다 크다.
다시, 도 1을 참조하면, 제어 시스템(16)은 광원(13)에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값에 대한 제어 컴포넌트(30), 및 제어 컴포넌트(30)에 광원(13)을 연결하기 위한 장치(32)를 포함한다. 바람직하게는, 제어 시스템(16)은 광원(13)에 흐르는 전류와 관련되는 전기 변수에 대한 측정 컴포넌트(34)를 더 포함한다.
연결 장치(32)는 광원(13)의 별개의 발광 영역(20)들에 연결되고, 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 상기 발광 영역(20)들을 선택적으로 활성화하도록 설계된다.
도 1에 나타내진 바와 같이, 연결 장치(32)는, 예를 들어, 트랜지스터와 같은 전자 반도체 스위칭 컴포넌트(38)를 예로서 포함한다. 전자 컴포넌트(38)는, 명확성을 위해 도면에는 나타나 있지 않은, 2개의 전도 전극 및 하나의 제어 전극을 포함한다. 전도 전극들 중 하나는, 예를 들어, 음극 단자(40A)를 구성한다. 다른 전도 전극은, 예를 들어, 하나 이상의 양극 단자(40B)에 연결하기에 적합하다. 도 2 및 도 3에 예시되는 광원(13)의 실시형태의 형태에 있어서, 음극 단자(40A)는 기판(18) 상에 배치되는 캐소드(42A)에 연결된다. 도 2에 예시되는 실시형태의 형태에 있어서, 각각의 양극 단자(40B)는 포토이미터 요소들의 하나의 그룹(24A, 24B, 24C)과 연관되는 애노드(42B)들에 연결되고, 각각의 애노드(42B)는 포토이미터 요소(22)에 배치된다. 보다 구체적으로, 각각의 애노드(42B)는, 예를 들어, 애노드(42B)가 배치된 포토이미터 요소(22)의 로드(26)들의 옆에, 기판(18)의 상부에 증착된 전도층으로 형성된다. 바람직하게는, 각각의 애노드(42B)는 그것이 배치된 포토이미터 요소(22)의 로드(26)들을 전기적으로 연결한다. 도 3에 예시된 실시형태의 형태에 있어서, 각각의 양극 단자(40B)는 전계발광 로드(26)들의 그룹(29D, 29E, 29F) 내에 배치되는 애노드(43B)에 연결된다. 보다 구체적으로, 각각의 애노드(43B)는, 예를 들어, 애노드(43B)가 배치된 그룹(29D, 29E, 29F)의 로드(26)들의 옆에, 기판(18)의 상부에 증착된 전도층으로 형성된다. 바람직하게는, 각각의 애노드(43B)는 그것이 배치된 그룹(29D, 29E, 29F)의 로드(26)들을 전기적으로 상호 연결한다.
제어 전극은 발광 영역(20)들 중 하나의 활성화를 위해 커맨드 신호(44)를 수신하기에 적합하다.
제어 컴포넌트(30)는 전류 또는 전압 입력 소스(36)에, 구체적으로 직류 전류 또는 직류 전압 입력을 위해 연결된다. 전력 소스(36)는, 예를 들어, 조명 유닛(12) 내에 배치된다. 변형예로서, 전력 소스(36)는 차량 내에 배치되고, 예를 들어, 차량 배터리를 구성한다. 이 경우, 전력 소스(36)는, 예를 들어, 마찬가지로 차량 내에 위치된 분배기를 통해 연결된다. 도 1에 예시되는 특정한 예시적인 실시형태에 있어서, 전력 소스(36)는 실질적으로 일정한 전기 입력 전압(U0)을 전달하는 직류 전압 입력 소스이다.
제어 컴포넌트(30)는, 각각의 활성화된 발광 영역(20)에서, 이 활성화와 연관되는 평균 전류, 전압 또는 전력에 대한 설정점(46A, 46B, 46C)의 함수로서 광원(13)에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균 값을 조절하도록 구성된다. 평균 전류, 전압 또는 전력에 대한 설정점(46A, 46B, 46C)은, 예를 들어, 도면에 나타나 있지 않은, 조명 장치(10)의 내부 또는 외부 메모리에 세이브된다. 설정점(46A, 46B, 46C)은 메모리에 연결되는 제어 모듈에 의해, 구체적으로 온도의 함수로서, 메모리에서 동적으로 업데이트될 수 있다. 이러한 유형의 제어 모듈은 명확성을 위해 도면에는 나타나 있지 않다.
도 1에 예시되는 바람직한 예시적인 실시형태에 있어서, 제어 컴포넌트(30)는 광원(13) 내에서 순환을 위해 전류 출력을 전달하도록 설계된 초퍼이다. 이 바람직한 예시적인 실시형태에 따르면, 제어될 전기 변수는 전압이고, 제어 컴포넌트(30)는 평균 전류에 대한 설정점(46A, 46B, 46C)의 함수로서 출력 전압(U1)의 평균값을 조절하도록 구성된다. 바람직하게는, 제어 컴포넌트(30)를 구성하는 초퍼는, 진동이 육안으로는 인지될 수 없도록, 50 Hz 내지 1 kHz 범위, 바람직하게는 200 Hz 내지 1 kHz 범위의 초핑 주파수를 갖고, 더 바람직하게는 실질적으로 400 Hz이다.
도 1에 예시되는 특정한 예시적인 실시형태에 따르면, 제어 시스템(16)은 광원(13)에 대하여 전원 전압 및 전류 제어 기능을 전개한다.
측정 컴포넌트(34)는 제어 컴포넌트(30)에 연결된다. 측정 컴포넌트(34)는 광원(13)에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수에 대한 측정 데이터(Ism)의 적어도 하나의 요소를 전달할 수 있다. 도 1의 특정한 예시적인 실시형태에 따르면, 측정된 전기 변수는 전류이고, 측정 컴포넌트(34)는 광원(13)에 의해 수신되는 전류의 평균값에 대한 측정 데이터(Ism)를 전달할 수 있다. 따라서, 제어 컴포넌트(30)는 유리하게는, 각각의 활성화된 발광 영역(20)에서, 측정 컴포넌트(34)에 의해 전달되는 측정 데이터(Ism)의 요소의 값 및 평균 전류에 대한 설정점(46A, 46B, 46C)의 함수로서, 전기 출력 전류의 평균값을 조절하도록 구성된다.
측정 컴포넌트(34)는, 예를 들어, 광원(13)과 직렬로 연결되는 레지스터(48), 및 레지스터(48)에 의해 분기되는 전압값을 증폭시키도록 설계된 신호 증폭 모듈(50)을 포함한다.
실시형태의 예시되지 않은 형태에 있어서, 제어 시스템은 광원에 통합, 즉 장착될 수 있다. 이 경우, 제어 유닛은, 컴퓨터 프로그램이 저장된 메모리에 결합되며, 광원의 제어를 허용하는 신호의 생성을 위한 단계들을 프로세스가 실행할 수 있게 하는 명령어를 포함하는 중앙 처리 장치를 더 포함할 수 있다. 제어 유닛은 집적 회로, 예를 들어 ASIC("Application-Specific Integrated Circuit") 또는 ASSP("Application-Specific Standard Product")일 수 있다.
제어 시스템(16)에 의해 전개되는, 본 발명에 따른 전류를 제어하기 위한 방법이 도 4를 참조하여 아래에서 설명된다.
초기 단계(60) 동안, 제어 시스템(16)은 광원(13)의 제1 발광 영역(20A; 20D)의 활성화를 위한 커맨드 신호를 수신한다. 이후, 연결 장치(32)는 상응하는 활성화 커맨드 신호(44)를 수신하고, 그에 따라 제1 발광 영역(20A; 20D)을 활성화한다.
후속 단계(62) 동안, 제어 컴포넌트(30)는 평균 전류에 대한 제1 설정점(46A)의 함수로서, 광원(13)에 전달하는 전기 출력 전압(U1)의 평균값을 조절한다. 그에 따라, 광원(13)에 대하여 제1 광속의 제1 값이 취득된다. 이 제1 광속은 제1 발광 영역(20A; 20D)에 의해 방출되는 광속에 대응한다. 도 1에 예시되는 바람직한 예시적인 실시형태에 따르면, 제어 컴포넌트(30)를 구성하는 초퍼는 제1 발광 영역(20A; 20D)의 단자에 대한 전기 입력 전압(U0)의 인가를 위한 듀티 사이클을 수정함으로써, 광원(13)에 전달하는 전류의 평균값을 조절한다. 그러나, 이 제어 스테이지(62) 동안, 초퍼에 의해 수정되는 듀티 사이클은 5%를 초과하는 값으로 유지된다.
제어 시스템(16)이 측정 컴포넌트(34)를 더 포함하는 것에 따른 바람직한 예시적인 실시형태에 있어서, 제어 단계(62)는 광원(13)에 의해 수신되는 평균 전류의, 측정 컴포넌트(34)에 의한 측정을 위한 제1 하위 단계; 및 상기 평균 전류에 대한 측정 데이터(Ism)의 요소의, 측정 컴포넌트(34)에 의한 제어 컴포넌트(30)에의 전달을 위한 제2 하위 단계를 포함한다. 이후, 제어 컴포넌트(30)를 구성하는 초퍼는 측정 컴포넌트(34)에 의해 전달되는 평균 전류에 대한 측정 데이터(Ism)의 값, 및 평균 전류에 대한 제1 설정점(46A)의 함수로서 전기 출력 전류의 평균값을 조절한다.
후속 단계(64) 동안, 제어 시스템(16)은 광원(13)의 제2 발광 영역(20B; 20E)의 활성화를 위한 커맨드 신호를 수신한다. 이후, 연결 장치(32)는 상응하는 활성화 커맨드 신호(44)를 수신하고, 그에 따라 제2 발광 영역(20B; 20E)을 활성화한다.
후속 단계(66) 동안, 제어 컴포넌트(30)는 평균 전류에 대한 제2 설정점(46B)의 함수로서, 광원(13)에 전달하는 전기 출력 전압(U1)의 평균값을 조절한다. 그에 따라, 광원(13)에 대하여 제2 광속의 제2 값이 취득된다. 이 제2 광속은 적어도 제2 발광 영역(20B; 20E)에 의해 방출되는 광속에 대응한다. 실제로, 방법의 예시적인 제1 전개에 따르면, 제2 광속은 제1 발광 영역(20A; 20D)에 의해, 그리고 제2 발광 영역(20B; 20E)에 의해 방출되는 광속에 대응한다. 변형예로서, 제2 광속은 제2 발광 영역(20B; 20E)에 의해 방출되는 광속에만 대응한다. 이 경우, 방법은, 단계(66) 이전에, 연결 장치(32)에 의해 제1 발광 영역(20A; 20D)의 비활성화를 위한 추가 단계를 포함한다. 도 1에 예시되는 바람직한 예시적인 실시형태에 따르면, 제어 컴포넌트(30)를 구성하는 초퍼는 적어도 제2 발광 영역(20B; 20E)의 단자에 대한 전기 입력 전압(U0)의 인가를 위한 듀티 사이클을 수정함으로써, 광원(13)에 전달하는 전류의 평균값을 조절한다. 그러나, 이 제어 단계(66) 동안, 초퍼에 의해 수정되는 듀티 사이클은 5%를 초과하는 값으로 유지된다.
바람직하게는, 제어 단계(66) 동안, 제어 컴포넌트(30)는, 이 단계(66)의 완료시에 취득되는 제2 광속의 제2 값과 제어 단계(64)의 완료시에 취득되는 제1 광속의 제1 값 사이의 비가 100 이상, 바람직하게는 100과 1,000 사이에 있도록, 광원(13)에 전달하는 전기 출력 전압(U1)의 평균값을 조절한다. 1,000의 비율 값을 얻기 위해, 예를 들어, 듀티 사이클을 5%의 값으로 조절할 수 있으며, 제1 및 제2 동심 발광 영역의 표면적들 사이 및/또는 이들 영역에서의 전계발광 로드들의 밀도들 사이의 비가 50이 되도록, 이들 영역을 변화시킬 수 있다.
바람직하게는, 방법은 후속 단계(68)를 더 포함하고, 이 단계 동안, 제어 시스템(16)이 광원(13)의 제3 발광 영역(20C; 20F)의 활성화를 위한 커맨드 신호를 수신한다. 이후, 연결 장치(32)는 상응하는 활성화 커맨드 신호(44)를 수신하고, 그에 따라 제3 발광 영역(20C; 20F)을 활성화한다.
더 바람직하게는, 후속 단계(70) 동안, 제어 컴포넌트(30)는 평균 전류에 대한 제3 설정점(46C)의 함수로서, 광원(13)에 전달하는 전기 출력 전압(U1)의 평균값을 조절한다. 그에 따라, 광원(13)에 대하여 제3 광속의 제3 값이 취득된다. 이 제3 광속은 적어도 제3 발광 영역(20C; 20F)에 의해 방출되는 광속에 대응한다. 실제로, 방법의 예시적인 제1 전개에 따르면, 제3 광속은 제1 발광 영역(20A; 20D)에 의해, 제2 발광 영역(20B; 20E)에 의해, 그리고 제3 발광 영역(20C; 20F)에 의해 방출되는 광속에 대응한다. 변형예로서, 제3 광속은 제1 또는 제2 발광 영역(20A, 20B; 20D, 20E) 중 하나에 의해, 그리고 제3 발광 영역(20C; 20F)에 의해 방출되는 광속에 대응하거나, 또는 제3 발광 영역(20C; 20F)에 의해 방출되는 광속에만 대응한다. 이 경우, 방법은, 단계(70) 이전에, 연결 장치(32)에 의해 제1 발광 영역(20A; 20D) 및/또는 제2 발광 영역(20B; 20E)의 비활성화를 위한 추가 단계를 포함한다. 도 1에 예시되는 바람직한 예시적인 실시형태에 따르면, 제어 컴포넌트(30)를 구성하는 초퍼는 적어도 제3 발광 영역(20C; 20F)의 단자에 대한 전기 입력 전압(U0)의 인가를 위한 듀티 사이클을 수정함으로써, 광원(13)에 전달하는 전류의 평균값을 조절한다. 그러나, 이 제어 단계(70) 동안, 초퍼에 의해 수정되는 듀티 사이클은 5%를 초과하는 값으로 유지된다.
바람직하게는, 제어 단계(70) 동안, 제어 컴포넌트(30)는, 이 단계(70)의 완료시에 취득되는 제3 광속의 제3 값과 제어 단계(66)의 완료시에 취득되는 제2 광속의 제2 값 사이의 비가 4 이상, 바람직하게는 4와 100 사이에 있도록, 그리고 제어 단계(66)의 완료시에 취득되는 제2 광속의 제2 값과 제어 단계(64)의 완료시에 취득되는 제1 광속의 제1 값 사이의 비가 3 이상, 바람직하게는 3과 30 사이에 있도록, 광원(13)에 전달하는 전기 출력 전압(U1)의 평균값을 조절한다.
제어 단계(62, 66, 70) 동안 제어 컴포넌트(30)를 구성하는 초퍼에 의해 실행되는 제어는, 예를 들어, 펄스-폭 변조 유형의 제어이다.
도 5는, 도 3에 나타나 있는 특정한 예시적인 실시형태에 따른 광원(13)에 대하여, 전술한 전류를 제어하기 위한 방법의 단계들(60 내지 70)을 예시하는 전기 입력 전압(U0)의 인가를 위한 듀티 사이클의 제어의 실시예를 도시한다. 보다 구체적으로, 도 5는 광원(13)에 의해 방출되는 총 광속(Φ)의 함수로서, 제각기 발광 영역들(20D, 20E, 20F) 중 하나의 단자에 전기 입력 전압(U0)의 인가를 위한 듀티 사이클(R)의 이동을 각각 나타내는 일련의 3개의 다이어그램(72D, 72E, 72F)이다. 예를 들어, 제3 발광 영역(20F)에 의해 방출되는 최대 광속은, 결과적으로는, 제1 발광 영역(20D)에 의해 방출되는 최대 광속보다 큰 제2 발광 영역(20E)에 의해 방출되는 최대 광속보다 크다고 가정한다.
초기에, 광원(13)에 의해 방출되는 총 광속(Φ)은, 예를 들어, 최소값(Φmin)을 취한다.
초기 단계(60) 동안, 연결 장치(32)는 다이어그램(72D)에 예시된 바와 같이, 제1 발광 영역(20D)을 활성화한다. 제1 발광 영역(20D)의 단자에 전기 입력 전압(U0)의 인가를 위한 듀티 사이클(R)은, 예를 들어, 최소값(Rmin)을 취한다.
후속 단계(62) 동안, 제어 컴포넌트(30)는 제1 발광 영역(20D)의 단자에 전기 입력 전압(U0)의 인가를 위한 듀티 사이클(R)을 수정함으로써, 광원(13)에 전달하는 전기 출력 전압(U1)의 평균값을 조절한다. 이 조절은, 다이어그램(72D)에 예시된 바와 같이, 듀티 사이클(R)을 최소값(Rmin)으로부터 최대값(Rmax)으로 점진적으로 증가시키는 것에 의해 실행된다. 값(Rmin)은, 예를 들어, 실질적으로 5%이고, 값(Rmax)은, 예를 들어, 실질적으로 100%이다.
후속 단계(64) 동안, 연결 장치(32)는 다이어그램(72E)에 예시된 바와 같이, 제2 발광 영역(20E)을 활성화한다. 제2 발광 영역(20E)의 단자에 전기 입력 전압(U0)의 인가를 위한 듀티 사이클(R)은, 예를 들어, 최소값(Rmin)을 취한다. 이 단계(64) 동안, 광원(13)에 의해 방출되는 총 광속(Φ)의 연속성을 보장하기 위해, 제1 발광 영역(20D)의 단자에 전기 입력 전압(U0)의 인가를 위한 듀티 사이클(R)은 그 최대값(Rmax)으로부터 그 최소값(Rmin)을 향해 스위칭된다. 총 광속의 이 연속성을 달성하기 위해, 이하의 조건이 확인되어야 한다:
(1) (Rmax - Rmin)·Φmin 20D = Rmin·Φmin 20E;
여기서, Φmin 20D 및 Φmin 20E는 제각기 제1 발광 영역(20D)에 의해 및 제2 발광 영역(20E)에 의해 제각기 방출되는 광속의 값이고, 여기서 듀티 사이클(R)은 그 최소값(Rmin)을 취한다.
후속 단계(66) 동안, 제어 컴포넌트(30)는 제1 및 제2 발광 영역(20D, 20E)의 단자에 전기 입력 전압(U0)의 인가를 위한 듀티 사이클(R)을 수정함으로써, 광원(13)에 전달하는 전기 출력 전압(U1)의 평균값을 조절한다. 이 조절은, 다이어그램(72D, 72E)에 예시된 바와 같이, 듀티 사이클(R)을 최소값(Rmin)으로부터 최대값(Rmax)으로 점진적으로 증가시키는 것에 의해 실행된다. 예시되지 않은 변형예로서, 광원(13)에 의해 방출되는 총 광속(Φ)의 값을 증가시키기 위해, 발광 영역들(20D, 20E) 중 하나의 단자에서만 듀티 사이클(R)의 값을 증가시키고, 다른 발광 영역(20D, 20E)의 단자에서는 듀티 사이클을 일정한 값으로 유지할 수 있다. 이는 후자의 발광 영역(20D, 20E)에 대응하는 다이어그램에서 양의 경사가 아닌 플래토(plateau)를 생성한다.
후속 단계(68) 동안, 연결 장치(32)는 다이어그램(72F)에 예시된 바와 같이, 제3 발광 영역(20F)을 활성화한다. 제3 발광 영역(20F)의 단자에 전기 입력 전압(U0)의 인가를 위한 듀티 사이클(R)은, 예를 들어, 최소값(Rmin)을 취한다. 이 단계(68) 동안, 광원(13)에 의해 방출되는 총 광속(Φ)의 연속성을 보장하기 위해, 제1 발광 영역(20D)의 단자에 전기 입력 전압(U0)의 인가를 위한 듀티 사이클(R) 및 제2 발광 영역(20E)의 단자에 전기 입력 전압(U0)의 인가를 위한 듀티 사이클(R)은 제각기 그 최대값(Rmax)으로부터 그 최소값(Rmin)을 향해 스위칭된다. 총 광속의 이 연속성을 달성하기 위해, 이하의 조건이 확인되어야 한다:
(2) (Rmax - Rmin)·(Φmin 20D + Φmin 20E) = Rmin·Φmin 20F;
여기서, Φmin 20D, Φmin 20E, 및 Φmin 20F는 제각기 제1 발광 영역(20D)에 의해, 제2 발광 영역(20E)에 의해, 및 제3 발광 영역(20F)에 의해 제각기 방출되는 광속의 값이고, 여기서 듀티 사이클(R)은 그 최소값(Rmin)을 취한다.
최종 단계(70) 동안, 제어 컴포넌트(30)는 제1, 제2 및 제3 발광 영역(20D, 20E, 20F)의 단자에 전기 입력 전압(U0)의 인가를 위한 듀티 사이클(R)을 수정함으로써, 광원(13)에 전달하는 전기 출력 전압(U1)의 평균값을 조절한다. 이 조절은, 다이어그램(72D, 72E, 72F)에 예시된 바와 같이, 듀티 사이클(R)을 최소값(Rmin)으로부터 최대값(Rmax)으로 점진적으로 증가시키는 것에 의해 실행된다. 이 최종 단계(70)의 완료시에, 광원(13)에 의해 방출되는 총 광속(Φ)은 최대값(Φmax)을 달성한다.
보다 일반적으로, 광원(13)이, 그 기판 상에, 발광 영역의 수를 2개 이상 정의하는 경우에는, 전술한 것과 동일 또는 유사한 듀티 사이클의 제어를 위한 원리가 전개될 수 있다. 추가적인 발광 영역들의 활성화시에 광원(13)에 의해 방출되는 총 광속의 연속성을 보장하기 위해, 듀티 사이클의 전환에 대하여 동일한 원리가 전개된다.
실시형태의 예시되지 않은 추가적인 형태에 있어서, Rmin 및 Rmax의 값은 광원의 영역마다 다를 수 있다. 이들은 또한, 주어진 영역에 있어서, 조명 단계마다 다를 수 있다. 듀티 사이클(Rmax)은, 특히 Φmax의 달성을 위해, 유리하게는 100%이다.
지금까지 본 발명을 예로서 설명했다. 당업자라면, 본 발명의 범위로부터 일탈함이 없이, 본 발명의 실시형태의 상이한 변형예들을 실행할 수 있을 것으로 이해된다. 특히, 본 발명이 차량의 조명 장치의 조명 유닛을 참조하여 설명되었지만, 보다 일반적으로는, 그 기판 상에, 적어도 2개의 별개의 발광 영역을 정의하는 반도체 광원을 포함하는 임의의 조명 유닛에 적용될 수 있다.
Claims (20)
- 반도체 광원 내의 전류를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 광원은 기판을 포함하고, 상기 광원은 상기 기판 상에 적어도 2개의 별개의 발광 영역들 - 상기 적어도 2개의 별개의 발광 영역들은 동심(concentric) 영역들이거나 인터레이스된 영역임 - 을 정의하고, 상기 방법은 상기 광원 내의 전류를 제어하기 위한 제어 시스템에 의해 전개되고, 상기 제어 시스템은 상기 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수(electrical variable)의 평균값에 대한 제어 컴포넌트를 포함하고, 상기 제어 컴포넌트는 전류 또는 전압 입력 소스에, 구체적으로 직류 전류 또는 직류 전압 입력을 위해, 연결되도록 설계되고, 상기 제어 시스템은 상기 제어 컴포넌트에 상기 광원을 연결하기 위한 연결 장치를 더 포함하고, 상기 연결 장치는 상기 광원의 별개의 발광 영역들과 연관되고, 상기 발광 영역들의 선택적인 활성화를 실행하도록 설계되고, 상기 방법은
- 상기 광원의 제1 발광 영역을 활성화하는 단계,
- 상기 제어 컴포넌트에 의해, 상기 광원에 대한 제1 광속의 제1 값을 취득하도록, 평균 전류, 전압 또는 전력에 대한 제1 설정점(setpoint)의 함수로서 상기 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 상기 전기 변수의 평균값을 조절― 상기 제1 광속은 상기 제1 발광 영역에 의해 방출되는 광속에 대응함 ―하는 단계,
- 상기 광원의 적어도 제2 발광 영역을 활성화하는 단계,
- 상기 제어 컴포넌트에 의해, 상기 광원에 대한 제2 광속의 제2 값을 취득하도록, 평균 전류, 전압 또는 전력에 대한 제2 설정점의 함수로서 상기 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 상기 전기 변수의 평균값을 조절― 상기 제2 광속은 적어도 상기 제2 발광 영역에 의해 방출되는 광속에 대응함 ―하는 단계를 포함하는
방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제어 컴포넌트는 초퍼(chopper)이고, 상기 초퍼에 의해 실행되는 제어는 펄스-폭 변조 유형의 제어인
방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 적어도 2개의 발광 영역들은 동심(concentric) 영역들인
방법.
- 제3항에 있어서,
상기 광원은, 그 기판 상에, 3개의 별개의 발광 영역들을 정의하고, 제1 발광 영역은 제2 발광 영역에 의해 둘러싸이고, 상기 제2 발광 영역은 제3 발광 영역에 의해 둘러싸이고, 상기 방법은 상기 제3 발광 영역을 활성화하는 단계, 및 상기 제어 컴포넌트에 의해, 상기 광원의 제3 광속에 대한 제3 값을 취득하도록, 평균 전류, 전압 또는 전력에 대한 제3 설정점의 함수로서 상기 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 상기 전기 변수의 평균값을 조절― 상기 제3 광속은 적어도 상기 제3 발광 영역에 의해 방출되는 광속에 대응함 ―하는 단계를 더 포함하는
방법.
- 제4항에 있어서,
제어 단계들 동안, 상기 제어 컴포넌트는, 제2 제어 단계의 말미에 취득되는 상기 제2 광속의 제2 값과 제1 제어 단계의 말미에 취득되는 상기 제1 광속의 제1 값 사이의 비가 3 이상이 되도록, 그리고 제3 제어 단계의 말미에 취득되는 상기 제3 광속의 제3 값과 제2 제어 단계의 말미에 취득되는 상기 제2 광속의 제2 값 사이의 비가 4 이상이 되도록, 상기 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 상기 전기 변수의 평균값을 조절하는
방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 광원에 대하여 취득되는 상기 제1 광속의 제1 값 및 상기 광원에 대하여 취득되는 상기 제2 광속의 제2 값은 상기 제2 광속의 제2 값과 상기 제1 광속의 제1 값 사이의 비가 100 이상이 되도록 되는
방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어 시스템은 상기 광원에 흐르는 전류의 대표적인 전기 변수에 대한 측정 컴포넌트를 더 포함하고, 상기 제어 컴포넌트는 상기 측정 컴포넌트에 연결되고, 상기 방법은 상기 광원에 흐르는 전류의 대표적인 전기 변수를 측정하는 단계, 및 상기 전기 변수에 대한 측정 데이터의 적어도 하나의 요소를 전달하는 단계를 더 포함하고, 상기 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 상기 전기 변수의 평균값의 제어를 위한 각각의 단계는 상기 측정 데이터 및 평균 전류, 전압 또는 전력에 대한 제각기 제1 또는 제2 설정점의 함수로서 실행되는 상기 평균값의 조절을 구성하는
방법.
- 반도체 광원 내의 전류를 제어하기 위한 시스템으로서, 상기 광원은 기판을 포함하고, 상기 광원은 상기 기판 상에 적어도 2개의 별개의 발광 영역들 - 상기 적어도 2개의 별개의 발광 영역들은 동심 영역들이거나 인터레이스된 영역임 - 을 정의하고, 상기 시스템은 전류를 제어하기 위한 제1항에 따른 방법을 전개하도록 설계되고, 상기 시스템은 상기 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 전기 변수의 평균값에 대한 제어 컴포넌트, 및 상기 광원을 상기 제어 컴포넌트에 연결하기 위한 장치를 포함하고, 상기 연결 장치는 상기 광원의 별개의 발광 영역들과 연관되고, 상기 발광 영역들을 선택적으로 활성화하도록 설계되고; 상기 제어 컴포넌트는 전류 또는 전압 입력 소스에, 구체적으로 직류 전류 또는 직류 전압 입력을 위해, 연결되도록 설계되고, 활성화된 각각의 발광 영역에 대하여, 상기 활성화와 연관되는 평균 전류, 전압 또는 전력에 대한 설정점의 함수로서 상기 광원에 의해 수신되는 전류와 관련된 상기 전기 변수의 평균값을 조절하도록 구성되는
시스템.
- 반도체 광원 및 상기 광원 내의 전류를 제어하기 위한 시스템을 포함하는 조명 유닛으로서, 상기 광원은 기판을 포함하고 상기 기판 상에 적어도 2개의 별개의 발광 영역들 - 상기 적어도 2개의 별개의 발광 영역들은 동심 영역들이거나 인터레이스된 영역임 - 을 정의하고, 상기 전류를 제어하기 위한 시스템은 제8항에 따른 같은 시스템인
조명 유닛.
- 제9항에 있어서,
상기 광원은 상기 기판으로부터 연장되는 복수의 전계발광 로드(electroluminescent rod)를 더 포함하는
조명 유닛.
- 제10항에 있어서,
상기 전계발광 로드들은 복수의 개별적인 로드 그룹들로 분할되고, 각각의 로드 그룹은 상기 발광 영역들 중 하나의 전부 또는 일부에 대응하는
조명 유닛.
- 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광원은 복수의 포토이미터(photoemitter) 요소들을 포함하고, 상기 포토이미터 요소들은 복수의 개별적인 포토이미터 요소 그룹들로 분할되고, 각각의 포토이미터 요소 그룹은 상기 발광 영역들 중 하나에 대응하고, 상기 적어도 2개의 발광 영역에 대응하는 그룹들 내의 상기 포토이미터 요소들은 상기 포토이미터 요소 그룹들이 이산 포토이미터 요소들의 인터레이스된 매트릭스를 구성하도록 인터레이스되는
조명 유닛.
- 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 적어도 2개의 발광 영역들은 동심 영역들인
조명 유닛.
- 제13항에 있어서,
상기 광원은, 그 기판 상에, 제1 발광 영역, 및 상기 제1 발광 영역과는 별개이고 상기 제1 발광 영역을 둘러싸는 제2 발광 영역을 정의하고, 상기 제2 발광 영역의 표면적은, 예를 들어, 그 표면적과 상기 제1 발광 영역의 표면적 사이의 비가 9 이상이 되도록, 상기 제1 발광 영역의 표면적보다 큰
조명 유닛.
- 제13항에 있어서,
상기 광원은, 그 기판 상에, 제1 발광 영역, 및 상기 제1 발광 영역과는 별개이고 상기 제1 발광 영역을 둘러싸는 제2 발광 영역을 정의하고, 상기 제2 발광 영역에 대응하는 그룹 내의 상기 전계발광 로드들의 밀도는, 예를 들어, 그 밀도와 상기 제1 발광 영역에 대응하는 그룹 내의 상기 전계발광 로드들의 밀도 사이의 비가 9 이상이 되도록, 상기 제1 발광 영역에 대응하는 그룹 내의 상기 전계발광 로드들의 밀도보다 큰
조명 유닛.
- 적어도 하나의 조명 유닛을 포함하는 차량의 조명 장치로서, 상기 조명 유닛은 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 조명 유닛인 조명 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 제2 제어 단계의 말미에 취득되는 상기 제2 광속의 제2 값과 상기 제1 제어 단계의 말미에 취득되는 상기 제1 광속의 제1 값 사이의 비는 3과 30 사이에 있고,
상기 제3 제어 단계의 말미에 취득되는 상기 제3 광속의 제3 값과 상기 제2 제어 단계의 말미에 취득되는 상기 제2 광속의 제2 값 사이의 비는 4와 100 사이에 있는
방법.
- 제6항에 있어서,
상기 제2 광속의 상기 제2 값과 상기 제1 광속의 상기 제1 값 사이의 비는 100과 1,000 사이에 있는
방법.
- 제14항에 있어서,
상기 제2 발광 영역의 표면적은, 그 표면적과 상기 제1 발광 영역의 표면적 사이의 비가 10 이상이 되도록, 상기 제1 발광 영역의 표면적보다 큰
조명 유닛.
- 제15항에 있어서,
상기 제2 발광 영역에 대응하는 그룹 내의 상기 전계발광 로드들의 밀도는, 그 밀도와 상기 제1 발광 영역에 대응하는 그룹 내의 상기 전계발광 로드들의 밀도 사이의 비가 10 이상이 되도록, 상기 제1 발광 영역에 대응하는 그룹 내의 상기 전계발광 로드들의 밀도보다 큰
조명 유닛.
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