KR102572827B1 - 발광 장치 및 이를 포함하는 차량용 조명 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 발광 장치는 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 복수의 발광 어레이 모듈; 및 상기 복수의 발광 어레이 모듈과 연결되고, 상기 연결된 복수의 발광 어레이 모듈 각각으로 동작 전압을 공급하는 공용 구동 모듈을 포함하며, 상기 복수의 발광 어레이 모듈 각각은, 상기 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 발광 모듈과, 상기 공용 구동 모듈로부터 공급되는 동작 전압을 수신하고, 상기 수신된 동작 전압을 토대로 상기 발광 모듈로 동작 전류를 출력하는 개별 구동 모듈을 포함한다.

Description

발광 장치 및 이를 포함하는 차량용 조명{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHT EMITTING DEVICE FOR AUTOMOBILE USING THE SAME}
본 발명은 발광 모듈과 구동 모듈을 포함하는 발광 장치에 관한 것으로, 특히 다수의 발광 모듈에 구동 전원을 공급하는 구동 모듈을 공용 사용 가능한 공용 구동 모듈과, 각각의 발광 모듈 내에 구비되는 개별 구동 모듈로 구분한 발광 장치 및 이를 포함하는 차량용 조명에 관한 것이다.
최근 차량용 램프를 비롯한 여러 분야에서 발광 모듈로 LED(light emitting diode)가 널리 사용되고 있으며, 나아가 LED보다 색 재현성이 좋고 구동속도가 빠른 OLED(organic light emitting diode)의 사용이 증가하고 있다.
상기와 같은 발광 모듈은 후레쉬용 고휘도 광원, 휴대용 전자 제품(휴대폰, 캠코더, 디지털 카메라 및 PDA 등)에 사용되는 액정 디스플레이의 후 광원(Back light), 전광판용 광원, 조명 및 스위치 조명 광원, 표시등 및 교통 신호등의 광원으로 그 사용 범위가 날로 확대되고 있다.
한편, 상기와 같은 발광 모듈은 구동 모듈로부터 공급되는 구동 전원을 수신하고, 상기 수신한 구동 전원을 이용하여 빛을 발생한다.
상기와 같은 발광 모듈은 엘이디 어레이 모듈(LAM: LED Array Module)라고 불리우고, 상기 구동 모듈은 엘이디 드라이브 모듈(LDM: LED Drive Module)이라 불리운다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 발광장치(10)는 다수의 구동 모듈 및 다수의 발광 모듈은 포함한다.
즉, 다수의 발광 모듈은, 제 1 발광 모듈(20), 제 2 발광 모듈(30) 및 제 N 발광 모듈(40)을 포함한다. 그리고, 상기 다수의 구동 모듈은 상기 다수의 발광 모듈에 동작 전압을 공급해주며, 이를 위해 제 1 발광 모듈(20)에 동작 전압을 공급하는 제 1 구동 모듈(50), 제 2 발광 모듈(30)에 동작 전압을 공급하는 제 2 구동 모듈(60) 및 제 N 발광 모듈(40)에 동작 전압을 공급하는 제 N 구동 모듈(70)을 포함한다.
상기 제 1 내지 제 N 발광 모듈(20, 30, 40)은, 차량의 서로 다른 위치에 각각 설치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 내지 제 N 발광 모듈(20, 30, 40)은 DRL(Day Running Light), PSTN(Position Lamp), TSL(Turn Signal Lamp) 등을 포함하는 프런트 램프와, 스탑 램프, 테일 램프, 턴 시그널 램프, 후진 램프 및 안개등 등을 포함하는 리어 콤비네이션 램프를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 각각의 구동 모듈의 세부 구성 회로도이다.
도 2를 참조하면, 상기 다수의 구동 모듈 각각은, 전원을 입력받는 전원 입력부(81)와, 상기 전원 입력부(81)를 통해 입력된 전원을 변환하는 정전압 회로(82)와, 상기 정전압 회로(82)를 통해 변환된 전원을 해당 발광 모듈로 공급하는 정전류 회로(83)를 포함한다.
상기와 같은 정전압 회로(82)는 상기 제 1 내지 제 N 발광 모듈(20, 30, 40)을 모두 커버하도록 구성되는 것이 아니라, 자신이 제어하는 특정 발광 모듈의 동작 전압에 맞게 전압을 출력한다.
그리고, 정전류 회로(83)도 상기 정전압 회로(82)와 마찬가지로, 자신이 제어하는 특정 발광 모듈의 동작 전류에 맞게 정전류 제어를 수행한다.
상기와 같이 다수의 구동 모듈은 자신이 제어하는 특정 발광 모듈의 사양에 맞게 설계되며, 이에 따라 상기 발광 모듈의 수에 따라 상기 구동 모듈이 각각 구성되어 있다.
그러나, 상기와 같은 발광 장치(10)는 발광 모듈의 수만큼 상기 구동 모듈의 수가 증가하게 되며, 상기와 같은 구동 모듈의 증가로 인한 제품 단가 상승 및 제품 개발 손실이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명에서는, 새로운 구조를 가지는 발광 장치 및 이를 포함하는 차량 조명을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 발광 모듈에 구동전원을 공급하는 구동 모듈을 공용으로 사용 가능한 공용 구동 모듈과, 각각의 발광 모듈에 개별적으로 사용되는 개별 구동 모듈로 구분한 발광 장치 및 이를 포함하는 차량 조명을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 발광 모듈과, 상기 발광 모듈에 개별적으로 사용되는 개별 구동 모듈을 하나의 모듈로 통합한 발광 장치 및 이를 포함하는 차량 조명을 제공한다.
제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시 예에 따른 발광 장치는 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 복수의 발광 어레이 모듈; 및 상기 복수의 발광 어레이 모듈과 연결되고, 상기 연결된 복수의 발광 어레이 모듈 각각으로 동작 전압을 공급하는 공용 구동 모듈을 포함하며, 상기 복수의 발광 어레이 모듈 각각은, 상기 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 발광 모듈과, 상기 공용 구동 모듈로부터 공급되는 동작 전압을 수신하고, 상기 수신된 동작 전압을 토대로 상기 발광 모듈로 동작 전류를 출력하는 개별 구동 모듈을 포함한다.
또한, 상기 공용 구동 모듈은, 상기 복수의 발광 어레이 모듈 내에 포함된 각각의 개별 구동 모듈과 물리적으로 분리되어 있다.
또한, 상기 공용 구동 모듈은, 입력 전원을 수신하는 전원 입력부와, 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하며, 상기 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 상기 입력 전원을 변환하여 상기 동작 전압을 출력하는 DC-DC 컨버터와, 상기 DC-DC 컨버터의 출력 전압 및 기설정된 기준 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 따른 제어 값을 출력하는 피드백부와, 상기 피드백부를 통해 출력되는 제어 값을 이용하여 상기 DC-DC 컨버터에 펄스 신호를 출력하는 펄스폭 변조부를 포함한다.
또한, 상기 DC-DC 컨버터는, 벅 컨버터, 부스트 컨버터, 벅-부스트 컨버터, 벅 & 부스트 컨버터, 제타 컨버터 및 세픽 컨버터 중 어느 하나를 포함한다.
또한, 상기 피드백부는, 상기 DC-DC 컨버터의 출력 단에 연결되는 분압 저항과, 상기 분압 저항을 통해 출력되는 전압 및 상기 기준 전압을 비교하여 상기 제어 값을 출력하는 비교기를 포함한다.
또한, 상기 기준 전압은, 상기 복수의 발광 어레이 모듈의 발광 모듈이 가지는 동작 전압 중 가장 높은 동작 전압을 기준으로 설정된다.
또한, 상기 복수의 발광 어레이 모듈 각각은, 제 1 기판과, 상기 제 1 기판 위에 배치되며, 상기 발광 모듈을 구성하는 상기 적어도 하나의 발광 소자와, 상기 제 1 기판 아래에 배치되며, 상기 개별 구동 모듈을 구성하는 구동 소자를 포함한다.
또한, 상기 복수의 발광 어레이 모듈 각각은, 제 1 기판과, 상기 제 1 기판 위에 배치되며, 상기 발광 모듈을 구성하는 상기 적어도 하나의 발광 소자와, 상기 제 1 기판 위에 상기 적어도 하나의 발광 소자와 일정 간격 이격되어 배치되며, 상기 개별 구동 모듈을 구성하는 구동 소자를 포함한다.
또한, 상기 복수의 발광 어레이 모듈 각각은, 열 전도성 기판과, 상기 열 전도성 기판 위에 배치되는 제 1 기판과, 상기 열 전도성 기판 아래에 배치되는 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 위에 배치되며, 상기 발광 모듈을 구성하는 상기 적어도 하나의 발광 소자와, 상기 제 2 기판 아래에 배치되며, 상기 개별 구동 모듈을 구성하는 구동 소자를 포함한다.
또한, 상기 구동 소자는, 상기 동작 전류의 제어를 위한 선형 회로부를 포함한다.
또한, 상기 복수의 발광 어레이 모듈 중 제 1 발광 어레이 모듈은, 상기 발광 모듈의 동작 전압에 기초하여 상기 기준 전압을 생성하고, 상기 생성된 기준 전압을 상기 비교기로 공급하는 차동 회로부를 더 포함한다.
또한, 상기 제 1 발광 어레이 모듈은, 상기 복수의 발광 어레이 모듈 중 동작 전압이 가장 높은 발광 모듈을 포함한 발광 어레이 모듈이다.
한편, 실시 예에 따른 차량용 조명은, 렌즈 하우징; 상기 렌즈 하우징 내에 배치되는 발광 어레이 모듈; 상기 발광 어레이 모듈과 분리되는 공용 구동 모듈과, 상기 발광 어레이 모듈의 전방에 배치되는 렌즈를 포함한다.
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 구동 모듈 중 일부를 다수의 발광 모듈에서 공용 사용 가능하도록 표준화함으로써, 상기 구동 모듈의 수를 줄일 수 있으며, 이에 따른 제품 단가를 낮출 수 있을뿐 아니라, 제품 부피를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면 구동 모듈 내에서 각각의 발광 모듈의 사양에 맞게 설계 되어야 하는 정전류 회로를 제외하여 공용 구동 모듈을 구성함으로써, 상기 공용 구동 모듈을 구성하는 기판의 사이즈를 축소시킬 수 있으며, 이에 따른 제품 부피를 최소화하여 디자인 자유도가 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 공용 구동 모듈의 출력 전압을 최소화함으로써, 각각의 발광 모듈의 발열을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 개별 구동 모듈과 발광 모듈을 하나의 패키지로 통합함으로써, 제품 부피를 최소화할 수 있으며, 이에 따른 제품 단가를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 다수의 발광 모듈의 동작 전압 중 최대 동작 전압을 공용 구동 모듈의 출력 전압으로 설정하고, 상기 최대 동작 전압의 변화에 따라 상기 출력 전압을 가변함으로써, 상기 출력 전압과 상기 동작 전압 사이의 차이에 의한 발열을 개선할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 각각의 구동 모듈의 세부 구성 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 발광 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 공용 구동 모듈(200)의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 공용 구동 모듈(200)의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 보호 회로부(220)의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 DC-DC 컨버터(230)의 제 1 구성 예이다.
도 8은 도 4에 도시된 DC-DC 컨버터(230)의 제 2 구성 예이다.
도 9는 도 4에 도시된 DC-DC 컨버터(230)의 제 3 구성 예이다.
도 10은 도 4에 도시된 DC-DC 컨버터(230)의 제 4 구성 예이다.
도 11은 도 3에 도시된 발광 어레이 모듈의 제 1 구성 예이다.
도 12는 도 3에 도시된 발광 어레이 모듈의 제 2 구성 예이다.
도 13은 도 3에 도시된 발광 어레이 모듈의 제 3 구성 예이다.
도 14는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 어레이 모듈의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 어레이 모듈의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 발광 어레이 모듈의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 발광 어레이 모듈의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 발광 어레이 모듈의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시 따른 차동 회로를 나타낸 도면이다.
도 20 내지 22는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 조명을 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예들을 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 발광 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 발광 장치(100)는 공용 구동 모듈(200) 및 발광 어레이 모듈(300)를 포함한다.
또한, 상기 발광 어레이 모듈(300)는 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)을 포함한다.
또한, 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330) 각각은, 개별 구동 모듈(311) 및 발광 모듈(312)을 포함한다.
본 발명의 실시 예에서는 발광 모듈(312)에 구동 전원을 공급하는 구동 모듈을 고정부와 변동부로 구성한다. 상기 고정부는 상기 발광 모듈(312)의 부하 사양이 변화하여도 내부 회로 설계가 변화하지 않는 구동 모듈이며, 상기 변동부는 상기 발광 모듈(312)의 부하 사양에 따라 변화하는 구동 모듈이다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 상기 구동 모듈을 고정부에 대응하는 공용 구동 모듈과, 상기 변동부에 대응하는 개별 구동 모듈로 분리한다.
그리고, 상기 개별 구동 모듈은, 상기 공용 구동 모듈과 동일한 기판 위에 배치되지 않도록 하여, 상기 공용 구동 모듈의 사이즈를 축소할 수 있도록 하고, 그에 따른 발열 문제를 최소화할 수 있도록 한다.
또한, 상기 개별 구동 모듈(311)은 상기 발광 모듈(312)과 별개로 구성하는 것이 아니라, 상기 발광 모듈(312)과 통합한 하나의 통합 모듈로 제공한다. 이때, 상기 개별 구동 모듈(311)은 해당 발광 모듈(312)의 사양에 맞게 내부 회로가 설계된다. 또한, 상기 개별 구동 모듈(311)은 상기 공용으로 사용되는 공용 구동 모듈(200)을 제외한 일부 구동 회로만이 포함됨으로써, 상기 발광 모듈(312)과의 통합에 따른 발열 문제를 최소화할 수 있다.
상기 공용 구동 모듈(200)는 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)과 공통 연결되며, 그에 따라 상기 공통 연결된 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)로 동작 전압을 출력한다.
이때, 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)에는 상기 공용 구동 모듈(200)로부터 동일한 동작 전압이 입력된다. 그러나, 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)을 구성하는 각각의 발광 모듈(312)은 서로 다른 사양으로 구성되며, 이에 따라 요구되는 동작 전압(VF)에도 차이가 발생한다.
여기에서, 상기 공용 구동 모듈(200)로부터 입력된 동작 전압이 실제 필요한 동작 전압보다 크면, 상기 개별 구동 모듈(311)에 의해 상기 발광 모듈(312)로 정상적인 동작 전압이 공급될 수 있다. 그러나, 상기 공용 구동 모듈(200)로부터 입력된 동작 전압이 상기 실제 필요한 동작 전압보다 작으면, 상기 발광 모듈(312)로 정상적인 동작 전압이 공급될 수 없다.
따라서, 상기 공용 구동 모듈(200)에는 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)에 포함된 각각의 발광 모듈(312)이 가지는 동작 전압 중 최대 동작 전압(VF. Max)이 기준 전압(Vref)으로 설정된다. 그리고, 상기 공용 구동 모듈(200)은 상기 설정된 기준 전압(Vref)을 토대로 출력 전압(Vo)을 조절한다.
특히, 상기 공용 구동 모듈(200)은 정전압 제어를 통해 상기 기준 전압(Vref)에 따라 상기 출력 전압(Vo)을 조절한다. 그리고, 상기 공용 구동 모듈(200)로부터 출력되는 출력 전압(Vo)은 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)로 공통 입력된다.
상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330) 각각은, 상기 공용 구동 모듈(200)로부터 출력되는 출력 전압(Vo)을 수신하고, 상기 수신한 출력 전압(Vo)을 토대로 정전류 제어를 수행하여 각각의 발광 모듈(312)에 공급한다.
상기 각각의 발광 모듈(312)은 상기 정전류 제어에 의해 공급되는 전원을 토대로 동작하여 각각의 설치 위치에서 빛을 발생한다.
상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)은 차량의 서로 다른 위치에 각각 설치되어, 상기 설치 위치에서 빛을 발생하는 램프일 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)은 DRL(Day Running Light)에 대응하는 제 1 발광 어레이 모듈, PSTN(Position Lamp)에 대응하는 발광 어레이 모듈, TSL(Turn Signal Lamp)에 대응하는 제 3 발광 어레이 모듈, 스탑 램프에 대응하는 제 4 발광 어레이 모듈, 테일 램프에 대응하는 제 5 발광 어레이 모듈, 턴 시그널 램프에 대응하는 제 6 발광 어레이 모듈, 후진 램프에 대응하는 제 7 발광 어레이 모듈 및 안개등에 대응하는 제 8 발광 어레이 모듈, 전조등에 대응하는 제 9 발광 어레이 모듈 등을 포함할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)은 각각의 부하 사양에 따라 발광 모듈(312)을 구성하는 발광 소자의 사양이나 수가 변화한다.
이에 따라, 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330) 각각은 각각의 발광 모듈(312)의 사양에 맞게 상기 각각의 발광 모듈(312)로 공급되는 전원을 제어하는 개별 구동 모듈(311)을 포함한다.
여기에서, 상기 개별 구동 모듈(311)은 정전류 제어를 수행하는 정전류 제어 회로를 포함할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명에서는 발광 모듈(312)을 구동시키기 위한 구동 모듈을 고정부에 대응하는 공용 구동 모듈과 변동부에 대응하는 개별 구동 모듈로 구분한다. 그리고, 상기 공용 구동 모듈은 다수의 발광 어레이 모듈과 공통 연결되어, 상기 다수의 발광 어레이 모듈로 공통된 출력 전압(Vo)을 출력한다.
그리고, 상기 다수의 발광 어레이 모듈 각각은 내부에 광원 모듈과, 상기 광원 모듈의 사양에 맞게 상기 출력 전압(Vo)을 제어하는 개별 구동 모듈을 포함한다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 실시 예의 발광 장치는, 구동 모듈 중 일부를 다수의 발광 모듈에서 공용 사용 가능하도록 표준화함으로써, 상기 구동 모듈의 수를 줄일 수 있으며, 이에 따른 제품 단가 및 제품 부피를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예의 발광 장치는, 개별 구동 모듈과 발광 모듈을 하나의 패키지로 통합함으로써, 제품 부피를 최소화할 수 있으며, 이에 따른 제품 단가를 절감할 수 있다.
또한, 상기 정전압 제어 회로 등을 제외한 정전류 제어 회로만이 상기 발광 모듈과 통합되는 구동 모듈에 포함되도록 함으로써, 상기 구동 모듈과 상기 발광 모듈의 통합에 따라 발생하는 발열 문제를 최소화할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 공용 구동 모듈(200)의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 공용 구동 모듈(200)은 배터리(210), 보호 회로부(220), DC-DC 컨버터(230), 피드백부(240) 및 펄스폭 변조부(250)를 포함한다.
배터리(210)는 다수의 발광 모듈(312)을 구동하기 위한 입력 전원을 상기 공용 구동 모듈(200)로 공급할 수 있다.
이때, 상기 배터리(210)는 상기 입력 전원을 공급하기 위한 전원 공급 수단의 일 예이며, 이는 다른 수단으로 대체될 수 있다.
또한, 도면 상에서 상기 배터리(210)가 상기 공용 구동 모듈(200) 내에 포함된다고 하였으나, 상기 배터리(210)는 상기 공용 구동 모듈(200)로 전원을 공급하기 위한 수단이기 때문에 상기 공용 구동 모듈(200)와는 별개로 구성되는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 상기와 같은 발광 장치가 차량 램프에 사용되는 경우, 상기 배터리(210)는 차량의 배터리일 수 있으며, 상기 공용 구동 모듈(200)은 상기 배터리(210)와 별개로 구분된 기판 위에 배치될 수 있다.
또한, 상기 배터리(210)는 직류 전원을 상기 DC-DC 컨버터(230)에 공급하도록 구성될 수 있으나, 이에 대해 한정하는 것은 아니며, 상기 입력 전원은 9V~16V 사이의 범위에 포함될 수 있으나 이에 대해 한정하는 것은 아니다.
보호 회로부(220)는 상기 공용 구동 모듈(200)로 입력되는 전원으로부터 상기 공용 구동 모듈(200)의 내부 구성을 보호하기 위해 구성된다.
바람직하게, 상기 보호 회로부(220)는 상기 배터리(210)와 상기 DC-DC 컨버터(230) 사이에 배치되며, 이에 따라 기기에서 방출되어 전원선을 통해 빠져나가는 노이즈, 또는 전자파를 차단, 흡수 및 대지로 바이패스(bypass)할 수 있다.
또한, 상기 보호 회로부(220)는 역방향으로 전압이 흐르는 것을 방지하는 역전압 방지 회로를 더 포함할 수 있다.
DC-DC 컨버터(230)는 추후 설명할 펄스폭 변조부(250)를 통해 출력되는 펄스 신호에 따라 상기 보호 회로부(220)로부터 수신된 전압을 조정하여 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)로 공통 출력한다.
즉, 상기 DC-DC 컨버터(230)는 기설정된 기준 전압(Vref)을 토대로 상기 보호 회로부(220)로부터 수신된 전압을 조정하여 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)로 출력한다.
이때, 상기 DC-DC 컨버터(230)는 벅-부스트 타입의 컨버터, 부스트 타입의 컨버터, 벅 타입의 컨버터, 벅 & 부스트 타입의 컨버터, 제타(Zeta) 타입의 컨버터 및 세픽(SEPIC) 타입의 컨버터 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
펄스폭 변조부(250)는 DC-DC 컨버터(230)와 피드백부(240) 사이에 배치되고, 상기 피드백부(240)의 출력 신호에 기초하여 상기 DC-DC 컨버터(230)의 출력 전압(Vo)을 조정하기 위한 펄스 신호를 생성하고, 상기 생성된 펄스 신호에 따라 상기 DC-DC 컨버터(230)를 구성하는 스위칭 소자를 스위칭 상태를 제어할 수 있다.
피드백부(240)는 비교기(241)와, 상기 DC-DC 컨버터(230)의 출력 단에 서로 직렬로 연결된 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)을 포함할 수 있다.
제 1 저항(R1)은 일단이 상기 DC-DC 컨버터(230)의 출력 단에 연결되고, 타단이 상기 제 2 저항(R2)의 일단과 연결된다.
또한, 상기 제 2 저항(R2)은 상기 일단이 상기 제 1 저항(R1)의 타단과 연결되고, 타단이 접지된다.
상기 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)은 분압 저항이며, 그에 따라 상기 DC-DC 컨버터(230)로부터 출력되는 출력 전압(Vo)을 검출하여 출력한다.
비교기(241)는 연산 증폭기(OP-AMP)로 구성되고, 비교기(241)의 양(+) 단자에 기준 전압(Vref)이 입력되고, 음(-) 단자에 상기 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)을 통해 분압된 전압이 인가된다.
즉, 피드백부(240)는 상기 DC-DC 컨버터(230)의 출력 전압(Vo)이 상기 기설정된 기준 전압(Vref)에 수렴하도록 상기 기준 전압(Vref)과 상기 출력 전압(Vo)의 차이 값을 상기 펄스폭 변조부(250)에 출력할 수 있다. 이에 따라, 상기 펄스폭 변조부(250)는 상기 차이 값을 토대로 상기 DC-DC 컨버터(230)의 출력 값을 보상하기 위한 펄스 신호를 출력하여, 상기 DC-DC 컨버터(230)에서 상기 기준 전압(Vref)에 대응하는 출력 전압(Vo)이 출력되도록 한다.
도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 공용 구동 모듈(200)의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
공용 구동 모듈(200)은 기판(400)을 포함하며, 상기 기판(400) 위에는 상기 보호 회로부(220), DC-DC 컨버터(230), 피드백부(240) 및 펄스폭 변조부(250)를 구성하는 소자들이 일정 간격을 두고 각각 배치된다.
상기 기판(400)은 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코어(Metalcore) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판들 중 어느 하나를 적용할 수 있다.
또한, 상기 기판(400)의 좌측 단에는 입력 패드(410)가 배치되고, 우측 단에는 출력 패드(420)가 배치된다.
상기 입력 패드(410)는 상기 전원 공급 수단과 연결되며, 바람직하게 상기 배터리(210)의 출력 단에 연결된다.
출력 패드(420)는 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)과 각각 연결되며, 그에 따라 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)의 수에 대응하게 다수 개로 구성된다.
도 6은 도 4에 도시된 보호 회로부(220)의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 보호 회로부(220)는 배터리(210)에 연결된 DM 필터(221), Y 커패시터부(222) 및 CM 필터(223)를 포함한다.
상기와 같은 보호 회로부(220)는 EMI(Electro Magnetic Interference) 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 제거부이다.
여기에서, 상기 EMI는 전자파 장애이며, 원치않는 광대역 노이즈의 잡음원으로서 노이즈가 전자파에 간섭 및 장애를 일으키는 것을 의미한다. 이때, 전원 노이즈는 크게 공통 모드(Common mode) 노이즈와 노말 모드(Normal mode) 노이즈로 구분된다. 먼저 공통 모드 노이즈는 전원의 플러스 단과 마이너스 단의 노이즈 흐름이 서로 같은 방향으로 흐르는 것을 말하며 CM 노이즈라고 한다. 노말 모드 노이즈는 전원의 플러스 단과 마이너스 단의 노이즈 흐름이 서로 반대방향으로 흐르는 것을 말하며, DM 노이즈라고 한다. 이에 따라, 공통 모드 노이즈를 저감시키는 필터를 CM 필터라고 하며, 노말 모드 노이즈를 저감시키는 필터를 DM 필터라 한다.
DM 필터(221)는 DM 노이즈를 필터링하기 위해 배치되며, 이를 위해, 제 1 커패시터(C1), 제 2 커패시터(C2) 및 제 1 인덕터(L1)를 포함한다. 즉, DM 필터(221)는 π형태의 커패시터를 포함한다. 그리고, 상기 π 필터인 DM 필터(221)에서 DM 노이즈가 캐패시터(C1, C2)에 흡수되고 인덕터(L1)를 통해 필터링이 이루어진다.
여기에서, 상기 DM 필터(221)는 DM 노이즈를 제거한다고 하였으나, 실질적으로 EMI 필터로써, 추후에 기재할 Y 커패시터(222)나 CM 필터(223) 없이 단독으로 구성될 수 있다.
다시 말해서, 본 발명에서의 보호 회로부(220)는 상기 DM 필터(221) 만을 포함하여 구성될 수 있다.
Y 커패시터부(222)는 상기 DM 필터(221) 후단에 배치되어, 접지로 노이즈 를 방출시킨다. 이를 위해, Y 커패시터부(222)는 Y 커패시터(Cy1, Cy2)를 포함한다.
CM 필터(223)는 상기 Y 커패시터(222)의 후단에 배치되어, CM 노이즈를 필터링한다. 이때, 상기 DM 필터(221)만을 이용하여 상기 EMI 노이즈가 정상적으로 제거되지 않는 경우, 그라운드를 통해 상기 노이즈를 제거하기 위해 상기 CM 필터(223)가 추가로 더 배치될 수 있다. 그리고, 상기 CM 필터(223)가 배치되는 경우, 상기 DM 필터(221)와 상기 CM 필터(223) 사이에는 상기 Y 커패시터부(222)가 배치될 수 있다.
도 7은 도 4에 도시된 DC-DC 컨버터(230)의 제 1 구성 예이고, 도 8은 도 4에 도시된 DC-DC 컨버터(230)의 제 2 구성 예이고, 도 9는 도 4에 도시된 DC-DC 컨버터(230)의 제 3 구성 예이고, 도 10은 도 4에 도시된 DC-DC 컨버터(230)의 제 4 구성 예이다.
도 7을 참조하면, 제 1 스위치(Q1)는 보호 회로부(220)와 제 1 인덕터(L1) 사이에 배치되고, 펄스폭 변조부(250)로부터 수신된 펄스 신호의 제어에 따라 스위치를 온(on)/오프(off)할 수 있다.
DC-DC 컨버터(230)는 제 1 스위치(Q1)가 온(on), 제 2 스위치(Q2)가 오프(off) 상태인 경우, 제 1 인덕터(L1)를 통해 부하로 전류가 흐를 수 있다.
그리고, DC-DC 컨버터(230)는 제 1 스위치(Q1)가 오프(off) 상태로 변경되면, 제 1 다이오드(D1)의 방향에 따라 제 1 인덕터(L1)에 저장된 에너지에 의한 역방향 전류가 부하와 커패시터(C1)로 전달될 수 있다. 즉, 이때, DC-DC 컨버터(230)는 벅 컨버터로 동작할 수 있다.
그리고, DC-DC 컨버터(230)는 제 1 스위치(Q1) 및 제 2 스위치(Q2)가 모두 온(on) 상태인 경우, 제 1 인덕터(L1)에만 전류가 흐르고, 제 2 스위치(Q2)가 오프(off) 상태로 변경되면, 제 2 다이오드(D2)의 방향에 따라 제 1 인덕터(L1)에 저장된 에너지에 의한 전류가 부하와 커패시터(C1)로 전달될 수 있다.
제 1 다이오드(D1)와 제 2 다이오드(D2)는 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)에서 상기 DC-DC 컨버터(230)로 전달될 수 있는 전류의 역행을 방지한다. 즉, 제 1 다이오드(D1)와 제 2 다이오드(D2)는 DC-DC 컨버터(230)로부터 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)로 전류가 일방향으로만 흐르도록 한다.
상기와 같은 구성에 의해, DC-DC 컨버터(230)는 보호 회로부(220)로부터 수신된 입력 전압을 승압하여 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)로 각각 출력할 수 있다.
도 8을 참조하면, DC-DC 컨버터(230)는 벅-부스트 타입 컨버터일 수 있다. 바람직하게, DC-DC 컨버터(230)는 제 1 스위칭 소자(Q1), 제 1 다이오드(D1) 및 제 1 인덕터(L1)를 포함할 수 있다.
여기에서, 제 1 스위칭 소자(Q1)는 입력 전원과 직렬 접속된다. 이때, 제 1 스위칭 소자(Q1)는 역률 방지용 다이오드를 포함할 수 있다.
제 1 다이오드(D1)는 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)와 직렬로 연결될 수 있다.
그리고, 제 1 인덕터(L1)는 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)와 병렬로 연결될 수 있다.
상기와 같은, DC-DC 컨버터(230)는 제 1 구간 동안에 공급되는 펄스 신호에 의해 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)가 턴-온 되고, 그에 따라 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)의 턴-온에 의해 상기 제 1 인덕터(L1)에 입력 전압이 충전된다.
그리고, 상기 DC-DC 컨버터(230)는 제 2 구간 동안에 공급되는 펄스 신호에 의해 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)가 턴-오프되고, 그에 따라 상기 제 1 인덕터(L1)에 충전된 인덕터 전압이 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)로 공급될 수 있다.
또한, 도 9를 참조하면, DC-DC 컨버터(230)는 제타 타입(Zeta) 타입의 컨버터일 수 있다.
이를 위해, DC-DC 컨버터(230)는 제 1 스위칭 소자(Q1), 제 1 인덕터(L1), 제 1 커패시터(C1) 및 제 1 다이오드(D1)를 포함할 수 있다.
제 1 스위칭 소자(Q1)는 드레인 단이 보호 회로부(220)의 출력 단과 연결되고, 게이트 단이 펄스폭 변조부(250)의 출력 단에 연결되며, 소소 단이 제 1 인덕터의 일단 및 제 1 커패시터의 일단과 연결된다.
제 1 인덕터(L1)는 일단이 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)의 소스 단과 연결되고, 타단이 접지된다.
제 1 커패시터(C1)는 일단이 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)의 소스 단 및 상기 제 1 인덕터(L1)의 일단과 연결되고, 타단이 상기 제 1 다이오드(D1)의 애노드 단과 연결된다.
제 1 다이오드(D1)는 애노드 단이 상기 제 1 커패시터(C1)의 타단 및 DC-DC 컨버터(230)의 출력 단과 연결되고, 캐소드 단이 접지된다.
또한, 도 10을 참조하면, DC-DC 컨버터(230)는 세픽(SEPIC) 타입의 컨버터일 수 있다. 이를 위해, DC-DC 컨버터(230)는 제 1 스위칭 소자(Q1), 제 1 인덕터(L1), 제 2 인덕터(L2) 제 1 커패시터(C1) 및 제 1 다이오드(D1)를 포함할 수 있다.
제 1 인덕터(L1)는 일단이 보호 회로부(220)의 출력 단과 연결되고, 타단이 제 1 스위칭 소자(Q1)의 드레인 단 및 제 1 커패시터(C1)의 일단과 연결된다.
제 1 스위칭 소자(Q1)는 드레인 단이 상기 제 1 인덕터(L1)의 타단 및 상기 제 1 커패시터(C1)의 일단과 연결되고, 게이트 단이 상기 펄스폭 변조부(250)의 출력 단과 연결되며, 소스 단이 접지된다.
제 1 커패시터(C1)는 일단이 상기 제 1 인덕터(L1)의 타단 및 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)의 드레인 단과 연결되고, 타단이 제 2 인덕터(L2)의 일단 및 제 1 다이오드(D1)의 캐소드 단과 연결된다.
제 1 다이오드(D1)는 캐소드 단이 상기 제 1 커패시터(C1)의 타단 및 제 2 인덕터(L2)의 일단과 연결되고, 애노드 단이 상기 DC-DC 컨버터(230)의 출력 단, 다시 말해서 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)의 입력 단과 연결된다.
도 11은 도 3에 도시된 발광 어레이 모듈의 제 1 구성 예이고, 도 12는 도 3에 도시된 발광 어레이 모듈의 제 2 구성 예이며, 도 13은 도 3에 도시된 발광 어레이 모듈의 제 3 구성 예이다.
도 11 내지 도 13은 발광 모듈(312)과, 일반적인 정전류 제어를 위한 정전류 제어 회로를 포함하고 있으며, 여기에서 상기 정전류 제어 회로는 선형 회로일 수 있다.
도 11을 참조하면, 발광 어레이 모듈은 발광 모듈(312)과, 개별 구동 모듈(311)을 포함하며, 여기에서, 상기 개별 구동 모듈(311)은 제 1 저항(R1), 제1 스위칭 소자(S1), 제 2 스위칭 소자(S2) 및 제 2 저항(R2)을 포함할 수 있다.
제 1 저항(R1)은 일단이 전원 입력단(Vin)에 연결되며, 타단이 제 2 스위칭 소자(S2)의 베이스 단 및 제 1 스위칭 소자(S1)의 콜렉터 단에 연결된다.
제 1 스위칭 소자(S1)는 콜렉터 단이 상기 제 1 저항(R1)의 타단 및 제 2 스위칭 소자(S2)의 베이스 단과 연결되고, 베이스 단이 상기 제 2 스위칭 소자(S2)의 이미터 단 및 제 2 저항(R2)의 일단과 연결되고, 이미터 단이 접지된다.
제 2 스위칭 소자(S2)는 콜렉터 단이 발광 모듈(312)의 출력 단에 연결되고, 베이스 단이 상기 제 1 저항(R1)의 타단 및 상기 제 1 스위칭 소자(S1)의 콜렉터 단과 연결되고, 이미터 단이 상기 제 1 스위칭 소자(S1)의 베이스 단 및 상기 제 2 저항(R2)의 일단과 연결된다.
상기 제 2 저항(R2)은 일단이 상기 제 2 스위칭 소자(S2)의 이미터 단 및 상기 제 1 스위칭 소자(S1)의 베이스 단과 연결되고, 타단이 접지된다.
도 12를 참조하면, 개별 구동 모듈(311)은 선형 회로부(313), 제 1 스위칭 소자(S1) 및 제 1 저항(R1)을 포함한다.
여기에서, 제 1 스위칭 소자(S1) 및 제 1 저항(R1)은 상기 도 11에서의 제 2 스위칭 소자(S2) 및 제 2 저항(R2)에 대응된다.
그리고, 도 12에서는 개별 구동 모듈(311)에 선형 회로부가 포함된다.
또한, 도 13을 참조하면, 개별 구동 모듈(311)은 선형 회로부(313) 및 제 1 저항(R1) 만을 포함하는 타입으로도 구성될 수 있다.
도 14는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 어레이 모듈의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 발광 모듈(312)는 베이스 기판(500), 발광 모듈(312) 및 개별 구동 모듈(311)을 포함한다.
여기에서, 상기 베이스 기판(500)은 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코어(Metalcore) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판들 중 어느 하나를 적용할 수 있다.
그리고, 상기 발광 모듈(312)과 개별 구동 모듈(311)은 하나의 상기 베이스 기판(500)에 장착된다.
즉, 제 1 실시 예에서는, 상기 베이스 기판(500)의 상면 위에 상기 발광 모듈(312)이 배치되고, 상기 베이스 기판(500)의 하면 위에 상기 개별 구동 모듈(311)이 배치될 수 있다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 어레이 모듈의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 발광 모듈(312)는 베이스 기판(500), 발광 모듈(312) 및 개별 구동 모듈(311)을 포함한다.
여기에서, 상기 베이스 기판(500)은 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코어(Metalcore) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판들 중 어느 하나를 적용할 수 있다.
그리고, 상기 발광 모듈(312)과 개별 구동 모듈(311)은 하나의 상기 베이스 기판(500)에 장착되는데, 이때 상기 베이스 기판(500)의 동일한 면에 일정 간격을 두고 각각 배치될 수 있다.
즉, 제 2 실시 예에서는, 상기 베이스 기판(500)의 상면 위에 상기 발광 모듈(312) 및 상기 개별 구동 모듈(311)이 일정 간격을 두고 배치될 수 있다.
그리고, 상기 발광 모듈(312)은 상기 베이스 기판(500)의 상면 위에 가로축 방향으로 배치될 수 있다
도 16은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 발광 어레이 모듈의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 발광 모듈(312)는 베이스 기판(500), 발광 모듈(312) 및 개별 구동 모듈(311)을 포함한다.
여기에서, 상기 베이스 기판(500)은 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코어(Metalcore) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판들 중 어느 하나를 적용할 수 있다.
그리고, 상기 발광 모듈(312)과 개별 구동 모듈(311)은 하나의 상기 베이스 기판(500)에 장착되는데, 이때 상기 베이스 기판(500)의 동일한 면에 일정 간격을 두고 각각 배치될 수 있다.
즉, 제 2 실시 예에서는, 상기 베이스 기판(500)의 상면 위에 상기 발광 모듈(312) 및 상기 개별 구동 모듈(311)이 일정 간격을 두고 배치될 수 있다.
그리고, 상기 발광 모듈(312)은 상기 베이스 기판(500)의 상면 위에 세로축 방향으로 배치될 수 있다. 즉, 상기 발광 모듈(312)은 상기 베이스 기판(500)의 상면의 좌측 영역에 세로 방향으로 배치될 수 있고, 상기 개별 구동 모듈(311)은 상기 베이스 기판(500)의 상면의 우측 영역에 세로 방향으로 배치될 수 있다.
도 17은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 발광 어레이 모듈의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, 발광 모듈(312)은 베이스 기판(500), 발광 모듈(312) 및 개별 구동 모듈(311)을 포함한다.
여기에서, 상기 베이스 기판(500)은 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코어(Metalcore) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판들 중 어느 하나를 적용할 수 있다.
그리고, 상기 발광 모듈(312)과 개별 구동 모듈(311)은 하나의 상기 베이스 기판(500)에 장착되는데, 이때 상기 베이스 기판(500)의 동일한 면에 일정 간격을 두고 각각 배치될 수 있다.
즉, 제 2 실시 예에서는, 상기 베이스 기판(500)의 상면 위에 상기 발광 모듈(312) 및 상기 개별 구동 모듈(311)이 일정 간격을 두고 배치될 수 있다.
그리고, 상기 발광 모듈(312)은 상기 베이스 기판(500)의 상면 위에 세로축 방향으로 배치될 수 있다. 즉, 상기 발광 모듈(312)은 상기 베이스 기판(500)의 상면의 좌측 영역 및 우측 영역에 각각 세로 방향으로 배치될 수 있고, 상기 개별 구동 모듈(311)은 상기 베이스 기판(500)의 상면의 중측 영역에 세로 방향으로 배치될 수 있다.
도 18은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 발광 어레이 모듈의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 참조하면, 상기 발광 어레이 모듈은 발광 모듈(312)과 개별 구동 모듈(311)을 포함하는데, 상기 발광 모듈(312)과 개별 구동 모듈(311)은 열 전도성 기판(610)을 사이에 두고, 서로 다른 베이스 기판(620, 630)을 매개로 하여 사기 열 전도성 기판(610)의 서로 다른 면에 각각 부착될 수 있다.
즉, 발광 어레이 모듈은, 열 전도성 기판(610) 제 1 접착층(615), 제 1 기판(620), 발광 모듈(312), 제 2 접착층(625), 제 2 기판(630) 및 개별 구동 모듈(311)을 포함한다.
상기 제 1 기판(620) 및 상기 제 2 기판(630)은 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코어(Metalcore) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판들 중 어느 하나를 적용할 수 있다.
그리고, 상기 발광 모듈(312)은 상기 제 1 기판(620) 위에 배치되어 광을 출사하는 발광 소자를 포함하며, 상기 발광 소자는 광원을 포괄하는 개념이며, 일 예로 고체 발광 소자가 적용될 수 있다. 상기 고체 발광 소자는 LED, OLED, LD(Laser Diod), 레이저(Laser), VCSEL(Vertical-cavity surface-emitting laser) 중 선택되는 어느 하나가 적용될 수 있다.
즉, 상기 제 1 기판(620)은 다수의 발광 소자를 실장하여 상기와 같은 발광 모듈(312)을 구성할 수 있으며, 상기 LED 와 같은 발광 소자가 실장될 수 있도록 전극 라인이 다수 노출될 수 있도록 하여 상기 발광 소자와 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.
이때, 상기 발광 소자는 제 1 기판(620)의 관통 홀에 실장되어 전극라인에 연결될 수 있도록 하고, 일측에 방사형의 반사면을 갖는 반사 부재를 에폭시 레진 등으로 일체화하여 고정시킬 수 있도록 구현할 수 있다.
제 2 기판(630)은 상기 열 전도성 기판(610)의 하면 위에 배치되며, 그에 따라 노출 표면에 상기 개별 구동 모듈(311)을 구성하는 구동 소자들이 실장된다.
이때, 상기 열 전도성 기판(610)과 상기 제 1 기판(620) 사이에는 제 1 접착층(615)이 배치될 수 있고, 상기 열 전도성 기판(610)과 상기 제 2 기판(630) 사이에는 제 2 접착층(625)이 배치될 수 있다.
한편, 상기와 같은 제 1 기판(620) 및 제 2 기판(630)은 칩을 실장할 수 있도록 하는 비아 홀, 각층의 전기적 연결을 위한 비아 홀, 및 열 확산을 위한 비아 홀 등을 포함하는 다수의 관통 홀을 포함할 수 있다.
열 전도성 기판(610)은 상기 발광 모듈(312)에서 발생하는 열을 수용하여 외부로 방출하는 히트 싱크 기능을 수행함과 동시에 발광 소자와 개별 구동 모듈(311)의 구동 소자 등을 실장하는 인쇄회로기판을 지지하는 지지부 기능을 구현할 수 있다.
따라서, 열 전도성 기판(610)은 열 전도성 플라스틱이 적용될 수 있다. 일 예로, 열 전도성 기판(610)은 PC(polycarbonate)와 같은 플라스틱 기판을 구현하거나, 또는 열 전도성 아크릴 인터페이스 엘레스토머와 같은 우수한 전기 절연 속성 및 내열성, 그리고 수명을 갖는 수지재가 적용될 수 있다.
또는, 이와는 달리 상기 열 전도성 기판(610)은 열 전도성이 우수한 금속 기판을 적용할 수도 있다. 이러한 예로는 알루미늄 또는 알루미늄을 포함하는 합금과 같은 재료를 적용하는 기판이 적용될 수 있다. 열 전도성 기판(610)이 알루미늄 또는 그 합금으로 형성되는 경우, 방열성 및 제조 효율성 향상을 위해, 박판상으로 압출한 후 프레싱하여 제작하도록 하며, 이에 따라 약 200W/mK의 높은 열 전도성을 가지게 된다.
또는, 상기 열 전도성 기판(610)은 마그네슘, 베릴륨, 알루미늄, 지르코늄, 토륨, 리튬 등의 물질로 구현될 수 있다. 일 예로 열 전도성 기판(610)은 마그네슘 함량이 90% 이상인 재료로 압출 성형되며, 나머지 10%의 함량은 내열성과 내산화성 등의 물성을 향상시키기 위해 베릴륨, 알루미늄, 지르코늄, 토륨, 및 리튬 등의 다양한 물질이 추가될 수 있다.
한편, 상기에서, 제 1 기판(620)의 폭과 제 2 기판(630)의 폭은 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 여기에서, 상기 제 1 기판(620)의 폭과 제 2 기판의 폭이 동일하게 형성되는 경우, 열 전도성 기판(610) 기판의 상하에 동일한 접착 영역을 형성할 수 있으며, 이에 따른 접착 신뢰성을 형성시킴과 동시에 열 전도성 기판(610)의 표면 노출 영역을 증가시켜 방열 특성을 향상시키도록 한다.
도 19는 본 발명의 실시 따른 차동 회로를 나타낸 도면이다.
상기 차동 회로는 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330) 중 가장 높은 동작 전압(VF)을 갖는 발광 어레이 모듈에 포함된다.
상기 차동 회로는 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330) 중 가장 높은 동작 전압을 갖는 발광 어레이 모듈에 배치되어, 상기 발광 어레이 모듈을 구성하는 발광 모듈(312)의 동작 전압 변화를 감지한다.
즉, 상기 비교기(241)의 양(+) 단자에는 기준 전압(Vref)이 입력되는데, 상기 기준 전압(Vref)은 상기 제 1 내지 제 N 발광 어레이 모듈(310, 320, 330)이 가지는 각각의 동작 전압 중 최대 동작 전압을 기준으로 설정된다.
이때, 상기 최대 동작 전압이 상기 발광 모듈(312)의 상태에 따라 가변되면, 상기 공용 구동 모듈(200)에서 출력되는 출력 전압(Vo)과 상기 기준 전압(Vref) 사이에 차이가 발생하게 되며, 이는 발열을 야기할 수 있다.
따라서, 본 발명에서의 차동 회로는 상기 최대 동작 전압을 갖는 발광 어레이 모듈에 설치되어, 상기 발광 어레이 모듈의 발광 모듈(312)의 동작 전압을 검출하여 상기 공용 구동 모듈(200)에 공급한다.
차동 회로(314)는 복수의 발광 모듈(312) 중 최대 동작 전압을 갖는 발광 모듈의 애노드(anode)에 제 1 비교기(OP1)의 양(+) 단자가 연결되고, 캐소드(cathode)에 제 2 비교기(OP2)의 양(+) 단자가 연결될 수 있다.
제 1 저항(R1)은 제 1 비교기(OP1)의 음(-) 단자에 연결되고, 제 2 비교기(OP2)의 음(-) 단자에 각각 연결될 수 있다.
제 3 비교기(OP3)의 양(+) 단자는 제 1 비교기(OP1)의 출력 단과 연결되는 제 2 저항(R2)과 제 4 저항(R4)이 병렬로 연결되고, 음(-) 단자는 제 2 비교기(OP2)의 출력단과 연결되는 제 3 저항(R3)와 제 5 저항(R5)이 병렬로 연결될 수 있다.
제 4 비교기(OP4)의 양(+) 단자는 제 3 비교기(OP3)의 출력단과 연결되고, 음(-) 단자는 제 6 저항(R6)과 제 7 저항(R7)이 병렬 연결될 수 있고, 차동회로(314)의 출력은 제 4 비교기(OP4)의 출력 전압이 제 8 저항(R8)과 제 9 저항(R9)에 의해 조정된 값을 피드백부(240)에 출력할 수 있다. 즉, 차동회로(314)는 발광 모듈(312) 중 동작 전압이 가장 큰 발광 모듈의 양 끝단의 전압을 감지하여 기준 전압(Vref)을 생성할 수 있고, 상기 생성된 기준 전압(Vref)을 피드백부(240)에 출력할 수 있다.
도 20 내지 도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 조명을 나타낸 도면이다.
도 20 내지 도 22를 참조하면, 차량(1000)은 일반적으로 정면에 헤드 램프 유닛(도시하지 않음)이 배치되고 후면에는 테일 램프 유닛(800)이 배치된다. 이하에서는, 상기 테일 램프 유닛(800)을 예를 들어, 본 발명의 차량용 조명에 대해 설명하기로 한다.
차량(1000)의 테일 램프 유닛(800)은 곡면 상에 배치될 수 있다. 또한, 테일 램프 유닛(800)은 복수의 램프를 포함하고, 각 램프의 발광을 이용하여 제동 여부, 후진 여부, 차량의 좌우 폭, 방향지시 등 차량의 운행 상태에 관한 정보를 다른 차량의 운전자 및/또는 보행자가 알 수 있도록 할 수 있다. 구체적으로, 상기 테일 램프 유닛(800)은 내부에 상기 설명한 발광 어레이 모듈(300)을 포함한다. 또한, 상기 차량(1000)의 일 영역에는 상기 차량(1000)에 구비된 모든 램프 유닛에 공통된 동작 전압을 공급하는 공용 구동 모듈(200)이 구비된다. 이에 따라, 상기 테일 램프 유닛(800)을 구성하는 발광 어레이 모듈은 상기 공용 구동 모듈(200)로부터 공급되는 동작 전압에 따라 구동되어 빛을 발생한다.
테일 램프 유닛(800)은 중심점을 기준으로 차량 외축의 수평각 45도에서 볼 때, 투영 면적이 약 12.5 제곱센티미터(cm2) 이상이어야 하며, 예컨대 제동을 위한 밝기는 약 40 ~ 420 칸텔라(cd)이어야 안전기준을 충족할 수 있다. 따라서, 테일램프유닛(800)은 광량 측정 방향에서 광량을 측정하였을 때, 기준치 이상의 광량이 제공되어야 한다. 다만, 본 발명의 사상은 테일 램프 유닛(800)에 관한 안전기준과 요구되는 광량에 한정되는 것은 아니고, 안전기준이나 요구되는 광량이 달라지는 경우라도 변함없이 적용될 수 있다.
그리고, 테일 램프 유닛(800)은 전부가 곡면을 가질 수 있고, 테일램프유닛(800)의 일부는 곡면을 가질 수 있고 나머지 일부 램프는 곡면을 갖지 않을 수도 있다. 또한, 테일 램프 유닛(800) 중 중심에 배치되는 제 1 램프(810)는 곡면을 갖지 않을 수 있고 외곽에 배치되는 제 2 램프(820)는 곡면을 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 중심에 배치되는 제 1 램프(810)는 곡면을 갖고 외곽에 배치되는 제 2 램프(820)는 곡면을 갖지 않을 수 있다. 도 21은 테일램프 유닛 중 외곽에 배치되어 곡면을 갖고 있는 램프를 나타낸다.
그리고, 도 22에 도시된 바와 같이, 차량용 테일 램프 유닛(800)은 제 1 램프 유닛(812), 제 2 램프 유닛(814), 제 3 램프 유닛(816), 및 하우징(830)을 포함할 수 있다.
여기서, 제 1 램프 유닛(812)은 방향 지시등 역할을 위한 광원일 수 있고, 제 2 램프 유닛(814)은 차폭등의 역할을 위한 광원일 수 있고, 제 3 램프 유닛(816)은 정지등 역할을 위한 광원일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 그 역할이 서로 바뀔 수 있다.
그리고, 하우징(830)은 제 1 내지 제 3 램프 유닛(812, 814, 816)들을 수납하며, 투광성 재질로 이루어질 수 있다.
이때, 하우징(830)은 차량 몸체의 디자인에 따라 굴곡을 가질 수 있고, 제 1 내지 제 3 램프 유닛(812, 814, 816)은 하우징(830)의 형상에 따라, 휠 수 있는 면광원을 구현할 수 있다.
이와 같이, 실시형태는 기설정된 기준방향에 대해 배치 방향이 다른 다수의 발광 소자들과, 광원과 광학계 사이의 빈 공간에 광 혼합(light mixing) 영역을 형성함으로써, 적은 수의 광원들로 면광원을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 차량 램프의 안전 기준에 적합한 광량 및 광 세기를 제공할 수 있으므로, 램프 유닛의 경제성 및 제품 디자인의 자유도를 향상시킬 수 있다.
한편, 상기와 같은 제 1 내지 제 3 램프 유닛(812, 814, 816)들 각각은, 상기 설명한 바와 같은 발광 어레이 모듈 각각을 구성하며, 내부에 광 발생을 위한 발광 소자와, 상기 발광 소자의 동작 전류를 제어하는 개별 구동 모듈을 포함한다.
그리고, 상기 제 1 내지 제 3 램프 유닛(812, 814, 816)들 각각에는 하나의 상기 공용 구동 모듈(200)을 통해 공통된 동작 전압이 공급된다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 구동 모듈 중 일부를 다수의 발광 모듈에서 공용 사용 가능하도록 표준화함으로써, 상기 구동 모듈의 수를 줄일 수 있으며, 이에 따른 제품 단가를 낮출 수 있을 뿐 아니라, 제품 부피를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면 구동 모듈 내에서 각각의 발광 모듈의 사양에 맞게 설계 되어야 하는 정전류 회로를 제외하여 공용 구동 모듈을 구성함으로써, 상기 공용 구동 모듈을 구성하는 기판의 사이즈를 축소시킬 수 있으며, 이에 따른 제품 부피를 최소화하여 디자인 자유도가 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 공용 구동 모듈의 출력 전압을 최소화함으로써, 각각의 발광 모듈의 발열을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 개별 구동 모듈과 발광 모듈을 하나의 패키지로 통합함으로써, 제품 부피를 최소화할 수 있으며, 이에 따른 제품 단가를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 다수의 발광 모듈의 동작 전압 중 최대 동작 전압을 공용 구동 모듈의 출력 전압으로 설정하고, 상기 최대 동작 전압의 변화에 따라 상기 출력 전압을 가변함으로써, 상기 출력 전압과 상기 동작 전압 사이의 차이에 의한 발열을 개선할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 발광 장치
200: 공용 구동 모듈
210: 배터리
220: 보호 회로부
230: DC-DC 컨버터
240: 피드백부
300: 발광 어레이 모듈
311: 개별 구동 모듈
312: 발광 모듈

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 복수의 발광 어레이 모듈; 및
    상기 복수의 발광 어레이 모듈과 연결되고, 상기 연결된 복수의 발광 어레이 모듈 각각으로 출력 전압을 공급하는 공용 구동 모듈을 포함하며,
    상기 복수의 발광 어레이 모듈 각각은,
    상기 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 발광 모듈과,
    상기 공용 구동 모듈로부터 공급되는 출력 전압을 수신하고, 상기 수신된 출력 전압을 토대로 상기 발광 모듈로 동작 전류를 출력하는 개별 구동 모듈을 포함하고,
    상기 공용 구동 모듈은,
    상기 복수의 발광 어레이 모듈 내에 포함된 각각의 개별 구동 모듈과 물리적으로 분리되고, 상기 복수의 발광 어레이 모듈의 발광 모듈 중에서 가장 높은 동작 전압을 가진 발광 모듈을 포함하는 기준 발광 모듈의 동작 전압을 기준 전압으로 설정하고, 상기 설정된 기준 전압에 기초하여 상기 출력 전압을 공급하는
    발광 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공용 구동 모듈은,
    입력 전원을 수신하는 전원 입력부와,
    적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하며, 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 상기 입력 전원을 변환하여 상기 출력 전압을 제공하는 DC-DC 컨버터와,
    상기 DC-DC 컨버터의 출력 전압 및 상기 기준 발광 모듈의 동작 전압을 기준으로 설정된 상기 기준 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 따른 제어 값을 출력하는 피드백부와,
    상기 피드백부를 통해 출력되는 제어 값을 이용하여 상기 DC-DC 컨버터에 펄스 신호를 출력하는 펄스폭 변조부를 포함하는
    발광 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 피드백부는,
    상기 DC-DC 컨버터의 출력 단에 연결되는 분압 저항과,
    상기 분압 저항을 통해 출력되는 전압 및 상기 기준 전압을 비교하여 상기 제어 값을 출력하는 비교기를 포함하는
    발광 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 기준 전압을 생성하고, 상기 생성된 기준 전압을 상기 비교기로 공급하는 차동 회로부를 더 포함하는
    발광 장치
  5. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 어레이 모듈 각각은,
    제 1 기판과,
    상기 제 1 기판 위에 배치되며, 상기 발광 모듈을 구성하는 상기 적어도 하나의 발광 소자와,
    상기 제 1 기판 아래에 배치되며, 상기 개별 구동 모듈을 구성하는 구동 소자를 포함하는
    발광 장치.
  6. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 어레이 모듈 각각은,
    제 1 기판과,
    상기 제 1 기판 위에 배치되며, 상기 발광 모듈을 구성하는 상기 적어도 하나의 발광 소자와,
    상기 제 1 기판 위에 상기 적어도 하나의 발광 소자와 일정 간격 이격되어 배치되며, 상기 개별 구동 모듈을 구성하는 구동 소자를 포함하는
    발광 장치.
  7. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 어레이 모듈 각각은,
    열 전도성 기판과,
    상기 열 전도성 기판 위에 배치되는 제 1 기판과,
    상기 열 전도성 기판 아래에 배치되는 제 2 기판과,
    상기 제 1 기판 위에 배치되며, 상기 발광 모듈을 구성하는 상기 적어도 하나의 발광 소자와,
    상기 제 2 기판 아래에 배치되며, 상기 개별 구동 모듈을 구성하는 구동 소자를 포함하는
    발광 장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 차동 회로부는,
    상기 가장 높은 동작 전압을 가진 발광 모듈을 포함하는 상기 기준 발광 모듈에 구비된
    발광 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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