KR20030084561A - Ｌｅｄ 광원을 포함하는 교통신호설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 따른 LED광원(2)을 구비한 교통신호설비는,

전류원 접속용 입력(38, 40);

고전위(16)와 기저전위(18) 간의 상이한 전위레벨에서;

-수개의 LED의 시리즈연결의 적어도 2개가 병렬로 연결되어 배치되는 복수의 LED(4);

-상기 LED(4)와 직렬로 제공되는 코일(6);

-상기 LED(4) 및 상기 코일(6)과 병렬로 제공되며, 상기 LED(4)와 반대인 순방향을 갖는 회복다이오드(8);

-상기 LED(4), 상기 코일(6) 및 상기 LED(4)와 상기 코일(6)에 병렬로 연결된 상기 회복다이오드(8)와 직렬로 제공되는 고속전자스위치(10); 및

-상기 고속전자스위치(12)에 접속되고, 상기 고속전자스위치(10)를 개폐시키는 펄스를 발생시키는 펄스발생기(12)를 포함하는 LED광원(2)을 구비하고, 상기 펄스발생기(12)는 특히 집적된 구성요소의 형태의 펄스폭모듈레이터인 것을 특징으로 한다.

Description

ＬＥＤ 광원을 포함하는 교통신호설비 {TRAFFIC SIGNAL INSTALLATION COMPRISING AN LED-LIGHT SOURCE}

교통신호설비는 전세계에 걸쳐 사용되고 있다. 본 출원과 관련하여, "교통신호설비"라는 용어는 기본적으로 광범위한 개념으로 이해되어야 한다. 이는 선박항로 및 항공로의 조명시스템 뿐만 아니라, 도로 및 철도 교통신호설비를 포함한다. 특히 도로교통신호설비에 관하여, 이는 신호등과 같은 일반적인 신호설비와 더불어 조명이 켜진 교통로시스템 및 표지판도 포함한다.

이러한 교통신호설비는 일반적으로 초기설치비용과 더불어, 작동 및 유지보수비용을 주요하게 다루고 있는 시정 또는 당국의 담당부서에 의하여 관리된다. 종래의 백열등을 구비한 교통신호설비가 가지는 주된 비용요인은 이들 램프의 교체가 비교적 자주 요구된다는 것이다. 무시할 수 없는 또 다른 비용요인은 종래 광원의 에너지요건이다. 이들 문제점들의 견지에서, 교통신호설비에 LED광원을 사용하자는 제안이 있어왔다. 예를 들어, US-A-5,850,126 및 DE 197 29 690 A1은 각각 LED광원을 사용하는 광신호설비 및 신호등설비를 기술하고 있다. 2개의 공보들은 일반적인공공본선망(public mains network)으로부터 높은 전압을 LED용의 적절한 낮은전압으로 낮추는 변압기를 제시하고 있다. 변압기는 몇가지 이유에서 단점을 가진다. 우선, 그들은 비교적 크고 무거워, 신호등설비에 변압기를 장착시키는데 있어서, 실제 적용시에 종종 문제를 발생시킨다. 사실상, 상기 2개의 공보는 종래의 램프소켓을 갖는 LED광원에 변압기의 장착을 제안하고 있다. 그러나, 실제로는 이들 광원이 종래의 표준광원보다 꽤 크므로, 종종 종래의 백열램프를 단순히 LED광원으로 교체할 수는 없다. 비용요인에서 무시할 수 없는 또 다른 항목은 변압기의 사용과 관련된 것이다.

한편, DE 40 22 498 A1은 만능전원유닛(universal power supply unit), 회복다이오드에 병렬로 코일과 직렬로 배치된 수 개의 LED로 구성된 신호램프, 상기 LED, 상기 코일 및 상기 회복다이오드가 고속전자스위치와 직렬로 제공되는 방폭신호램프(explosion-protected signal lamp)를 기술하고 있다. 또한, 고속전자스위치에 접속되어, 고속전자스위치를 개폐시키는 펄스를 발생시키는 펄스발생기가 제공된다. 특히, 펄스발생기는 복수의 개별적인 구성요소로 이루어지는 단안정 멀티모듈레이터(monostable multi-modulator)이다. US-A-5,850,126 및 DE 197 29 690 A1에 선택된 LED의 변압기 출력에 비해, 이러한 LED의 출력은 전원공급회로의 고장가능성을 증가시키는 중대한 단점을 수반하여, 특히 신호등설비에 사용하는 경우에는, 기술적 안정성의 측면에서 상당한 단점을 유발한다.

본 발명은 LED광원, 특히 LED용 저손실 정전류공급원을 갖는 LED광원을 갖는 교통신호설비에 관한 것이다.

도 1은 LED광원의 구조를 예시하는 개략도,

도 2는 LED광원의 대안적인 실시예의 구조를 예시하는 개략도,

도 3은 교류전원장치를 갖는 LED광원의 회로구성을 나타내는 도면이다.

따라서, 본 발명의 목적은 LED를 위한 저손실의, 공간절약형, 안전장치를 구비한, 저렴한 정전류공급장치를 갖는 상술된 방식의 교통신호설비를 사용가능하게 만드는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,

전류원 접속부용 입력;

고전위와 기저전위 간의 전위레벨에서;

수개의 LED의 시리즈연결의 적어도 2개가 병렬로 연결되어 배치되는 복수의 LED;

상기 LED와 직렬로 제공되는 코일;

상기 LED 및 상기 코일과 병렬로 제공되며, 상기 LED와 반대인 순방향을 갖는 회복다이오드;

상기 LED, 상기 코일 및 상기 LED와 코일에 병렬로 연결된 상기 회복다이오드와 직렬로 제공되는 고속전자스위치; 및

상기 고속전자스위치에 접속되고 상기 고속전자스위치를 개폐시키는 펄스를 발생시키는 펄스발생기(12)를 포함하는 LED광원을 구비하고, 상기 펄스발생기는 특히 집적된 구성요소의 형태의 펄스폭모듈레이터인 것을 특징으로 하는 교통신호설비를 제공한다.

따라서, 본 발명은 교통신호설비 및 교통신호설비용으로 특히 최적화된, 교통신호설비용 표준백열램프의 외부크기내에 아무런 문제없이 수용될 수 있는 LED광원으로서, 매우 적은 개수의 개별적인 구성요소를 사용하기 때문에 안정적이며, 상업상 평범한 표준 구성요소의 사용하기 때문에 저렴하게 제조될 수 있는 LED광원을제공한다. 이러한 회로내에 보통의 LED용의 강하용레지스터(dropping resistor)를 배치함에 따라, 전력소모가 적은 표준구성요소가 채택될 수 있으므로, 저손실, 저렴한 교통신호설비의 작동을 실현할 수 있다.

본 발명에 따른 교통신호설비를 사용하면, 2배 이상 교체기간이 연장될 수 있어, 보통의 유지보수비를 반이상 감소시킬 수 있다. 한편, 이러한 교통신호설비의 현재 운용비에서 LED의 상당히 낮은 에너지소모를 확실히 느낄 수 있다. 또한, 신호등설비에 예를 들어, 적색, 황색 및 녹색 LED의 매칭색깔의 광원을 사용하여, 에너지의 이용이 더욱 증진될 수 있다. 대응하는 색필터(녹색광용 필터, 적색광용 필터, 황색광용 필터)에서의 광손실은, 광원이 대략 색필터의 파장의 범위에서 발광스펙트럼을 가질 때, 가장 낮아진다. 그럼에도 불구하고, 2가지 이유로 색필터를 유지하는 것이 유리하다. 하나는, 상술된 종래의 램프를 본 발명에 따른 광원으로 단순히 교체하는 가능성의 관점에서 그러하다. 다른 하나는, 필터가 예를 들어, 태양방사선에 의한 떠돌이 빛(stray light)을 현저하게 감소시키는 역할을 할 수 있다. 이것은 특히, 필터가 그들의 통과범위에서 LED의 협소한 주파수대역에 매치될 때, 그러하다. 또한, 필터는 LED광원을 위한 보호물로서의 역할을 한다.

특히, 교통신호설비와 관련하여, 교통신호설비에 현재의 광원에 맞는, 종래의 마운팅소켓(mounting socket)을 구비한 광원의 사용이 특히 바람직하다. 예를 들어, 신호등의 적색, 황색 또는 녹색필드와 같은 교통신호설비의 각각의 발광계를 위한, 보통의 마운팅베이스가 제공될 수 있는 적어도 2개의 별도의 광원이 제공되는 것이 바람직하다. 하나의 광원이 고장나는 경우에, 제2광원이 전체고장의 발생을 방지한다.

LED(발광다이오드)는 전류를 광으로 변환하는데 있어서 매우 높은 효율을 가진다. 이 효율은 녹색광의 LED에서 특히 높다. 그러나, 소위 "백색광 LED"는 특히, 백열램프와의 관계에서는 매우 우수한 효율을 가진다. 현재, 이미 시장에서 권장되고 있는 바와 같이, 특히 우수한 LED의 효율은 일반적으로 최고의 효율을 가지고 있는 광원으로 여겨지고 있는 형광등의 효율을 이미 어느 정도는 능가한다. 긴 작동수명으로 인한 LED의 높은 효율 및 높은 안전성은 소정의 용도에 특히 적절하다. 일반적인 주택 및 건물의 조명용도와 함께, 이러한 용도는 일반적으로 디스플레이패널의 조명, 호텔 및 병원에서의 야간조명, 비상조명 및 이와 같이 빛을 모으거나 강하게 하지 않아도 되는 조명설비들을 포함한다. 또한, LED는 2차원 또는 3차원특성의 조명배치를 형성하도록 매우 유연하게 배치될 수 있는 큰 이점을 가진다. 이것은, 넓은 공간에 균일하게 밝은 조명을 갖는, 크고 균일한 조명배치를 만들수 있어, 특히 광고조명용으로 이용될 수 있다. 특히, 광고조명으로 사용할 때, 상이한 색깔의 LED를 사용할 수 있는 장점이 있다.

디자인에 따라 임의의 전압레벨에서 작동될 수 있는 백열램프와는 다르게, LED의 동작전압은 물리적인 특성으로 인해 비교적 좁은 범위내로 한정된다. LED는 일반적으로 대략 2V의 동작범위를 가진다. 이러한 특성은 상술된 용도를 위한 LED의 사용에 부적합하다. LED의 동작전압은 공공본선망에 의하여 송전되는 보통 110V 또는 230V의 교류전압의 본선전압(mains voltage)과 크게 다르다. 적어도 어느 정도 이러한 문제를 피하기 위하여, LED는 주로 20개 이상의 LED가 연속적으로 직렬로 연결되어 작동되어, 일반적인 용도를 위한 충분한 밝기를 얻을 수 있다. 이러한 직렬연결은 직렬로 연결된 20개의 LED의 그룹에 대하여 40V의 범위의 동작전압을 유발한다. 이 전압 역시, 보통 사용되는 본선전압과 크게 상이하여, LED동작을 위한 전압은 변압기의 도움을 받아 대응하게 강압되거나 또는 전압을 이러한 범위에 이르게 하기 위하여 큰 강하용레지스터가 채택되어야 한다. 이러한 전압매칭은 높은 손실을 수반하여, LED광원의 전체 효율이 매우 나빠질 것이 명백하다. 실제 적용에 있어서, LED의 동작전압에 대해 사용되는 본선전압의 거리를 더욱 증가시키는 요인은 LED가 일반적으로 직류전압으로 동작된다는 점이다. 정류된 본선전압의 평균전압은 각각 대략 150V 또는 320V이다.

직렬연결된 LED의 그룹을 위한 소정의 동작전압으로 본선전압을 강압하는 용례는 LED에 직렬로 연결된 강하용레지스터가 또한 필요하다. 이러한 강하용레지스터없이 LED가 동작되면, LED에 흐르는 전류가 증가하여, 그것을 고장나게 하는 결과를 가져올 것이다. 강하용레지스터를 상류(upstream)에 연결하면, 강하용레지스터에서의 높은 전압강하에 의하여 LED에서 전류 상승이 상쇄된다.

이에 따라 전류를 광으로 전환시키기 위한 LED의 유리한 효율은 강하용레지스터 및 변압에 의한 운용손실에 의하여 저하되어, LED의 사용가능성에 대한 큰 장애물이 된다. 또한, 일반적인 LED광원의 소요 동작전압은 특히 정류 후에는, 공공본선망의 전압에서 동작하기에 적절하지 않다. 전압매칭을 위한 변압기의 사용은 한편으로는 비용과 연관되고, 다른 한편으로는 공간적인 이유로 쉽게 실현될 수 없거나 바람직하지 않은 반면, 큰 강하용레지스터는 분명히 더 큰 손실을 발생시킨다.

LED광원의 주구성부는 코일과 직렬로 배치된 적어도 하나의 LED 및 그것에 병렬로 연결되고 LED와 순방향이 반대인 회복다이오드를 갖는 회로이다. 이 회로에서, 코일은 전류축적기로서 작용한다. 일단 충전되면, 이것은 LED 및 회복다이오드를 지나는 회로내의 전류흐름을 유지하려 한다. 고속전자스위치에 의하여, 상기 회로는 전원에 접속되고, 소정 간격으로 "충전"된다. 따라서, 동작시에, 스위치를 가동시키는데 사용되는 주파수로 전류의 특정 평균값의 주위에서 변동하는 전류가 적어도 하나의 LED에 인가된다. 이러한 전류변동은 전류의 평균값에 비해 비교적 작을 수 있다. 그러나, 이것이 비교적 클 수도 있다. 극단적인 경우에는, 광원이 적어도 사람의 눈에는 깜빡이지 않는 것으로 인지될 만큼 높은 반복주파수를 갖는 복수의 전류펄스를 사용하여 적어도 하나의 LED에 전력이 공급될 수도 있다. 개별적인 펄스들 사이에서도, 전류세기가 0으로 떨어질 수도 있다. 전류펄스의 에너지크기는, 적어도 하나의 LED에 이용가능하도록 만들어진 에너지가 정전류동작에 필요한 에너지와 사실상 동일하도록 적절하게 정해진다. 이러한 동작시, 펄스방식에서 높은 전류로 작동되는 LED가 밝기에서 더 높은 효율을 갖는 것으로 공지되어 있으므로, 실제 적용에서의 효율의 향상이 더욱 증진될 수 있다. 개별적인 구성요소들을 최적으로 매칭시키면, 당업자들은 실질적으로 정전류를 LED의 최적동작 전류세기에 맞춰 조정할 수 있다. 이러한 최적전류세기를 사용하면, LED는 최대 사용연한 또는 최대 사용연한에 관한 최적의 발광효율을 가진다. 최적 수명 또는 최적 발광효율을 위한 최적의 전류세기가 LED마다 반드시 동일할 필요는 없다.

펄스발생기는 LED를 지나는 소정의 전류를 유도하는 펄스의 트레인을 고속전자스위치에 인가한다. 고속전자스위치는 예를 들어, MOSFET 트랜지스터일 수 있으며, 펄스발생기의 펄스트레인은 MOSFET 트랜지스터의 게이트에 인가될 수 있다.

LED와 함께 제공되는 LED광원의 구성요소의 추가손실은 매우 낮다. 손실은 코일, 회복다이오드, 스위치 및 펄스발생기에서만 발생한다. 코일에서의 손실은 본질적으로 저항손실뿐이다. 일반적으로 코일의 저항이 대략 6Ω이면, 대략 20㎃의 전류가 코일의 양단에 대략 120㎷의 전압강하를 발생시키는데 이것은 비교적 낮은 손실이다. 회복다이오드로서 특히 적절한 것은 경로를 매우 빠르게 스위치하고 낮은 순방향전압을 갖는 쇼트키다이오드이다. 다이오드의 양단에 걸리는 전압강하는 대략 0.3 내지 0.4V이다. 고속전자스위치는 보통 1Ω 내지 2Ω의 저항을 가진다. 이것 또한 스위치의 양단에 대략 20㎷정도의 전압강하만을 일으킨다.

간단한 예시의 방법을 통하여 이하에 가능한 에너지절약효과를 설명한다. 강하용레지스터를 사용하는 종래 동작의 경우를 LED를 지나는 실질적인 정전류를 사용하는 본 발명에 따른 동작과 비교한다. 예시는 320V의 전압을 갖는 직류전류에 해당하는 230V의 본선전압을 갖는 교류전류에서 동작되는, 2V의 동작전압을 갖는 20개의 직렬연결된 LED를 기본으로 한다. LED를 통과하는 전류는 10㎃이다.

강하용레지스터에 의하 종래의 동작:

-다이오드측 유효전력: 20 x 2V x 0.01A=0.4W

-전력입력: 320V x 0.01A=3.2W

-효율: 12.5%

본 발명에 따른 회로의 동작

-전체 회로에서, 85%의 효율을 실현할 수 있고, 손실은 특히, 전자스위치 및 또 다른 구성요소에서, 펄스발생기의 작동에 의하여, 정류시에 발생한다.

-다이오드측 유효전력: 20 x 2V x 0.01A=0.4W/0.85=0.47W(종래의 동작에서의 전력입력의 1/6미만)

-본선전압에서 흘러나오는 전류: 0.47W/230V=0.0002A

본 발명에 따른 동작에서의 효율이 종래의 동작에 비해 대략 7배 만큼 증가됨을 쉽게 알 수 있다. 이러한 효율의 향상은 간단하고, 저렴하고, 신뢰성 있는 공간절약형 회로에 의하여 실현될 수 있다.

LED광원은 다양한 방식의 조명에 사용될 수 있다. 이하에 예시되는 바와 같이, 이러한 광원을 사용하여, 다수의 상이한 색깔의 광을 만들어 낼 수 있다. 백색광 다이오드를 사용하면, 종래의 백열램프를 대신하여 이러한 광원이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 빌딩과 호텔의 지하주차시설 또는 선박, 철도차량, 비행기와 같은 차량을 위한 비상조명시스템으로 특히 바람직하다. 이는 계단, 지하주차장 등등의 균일한 간접조명시스템으로 특히 적절하다. 이는 예를 들어, 항공기 및 선박을 위한 안전위치 조명수단으로서 특히 적합하다.

LED광원은 예를 들어, 종래의 기존의 광원을 대체하는 것으로서 사용될 수 있다. 이것은 예를 들어, 종래의 소켓으로 삽입될 수 있는 종래의 플러그인 또는 여타의 베이스에 나사결합될 수도 있다. 이러한 회로는 예를 들어, LED와 일체로 소켓에 제공될 수 있다. 대안적으로는, 적어도 하나의 LED가 그곳에 삽입되거나 나사결합되어 맞물리거나 연결될 수 있는 중간부분으로서 회로가 개별적으로 설계될 수도 있다. 이러한 중간부분은 적어도 하나의 LED를 지지하는 코어부재 주위에, 망원경식으로 즉, 원통형 재킷의 형식으로 중간부재가 소켓으로 나사결합되도록 배치되거나 또는 적어도 하나의 LED에 대하여 스스로 소켓으로서의 역할을 할 수도 있다. 대안적으로, 중간부분이 적어도 하나의 LED에 축선방향으로 연이어서 연결될 수도 있다. 세부 설계는 특정분야의 적용에 따라 좌우된다. 중간부분의 망원경식과 축선식 설계의 혼합구성도 또한 가능하다. 예를 들어, 종래의 스크루식 소켓으로 나사결합되도록 되어 있는 광원의 경우에, 부분적으로는 망원경식이고 부분적으로는 축선식 설계인 혼합형태가 편리하며, 이는 적어도 하나의 LED의 지지부재 주위에 컵처럼 배치된다. 중간부분을 구비한 광원 뿐만 아니라 그 중간부분 만으로도 발명으로 간주될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 특히, 중간부분은 실제로 본 명세서의 청구항 1항에 따른 회로를 갖지만, 본 명세서에 기술된 회로와 상이한 LED를 위하여 제공된 전원회로인 경우에는, 제1항의 특징이 없거나 부분적인 특징만을 갖는 중간부분을 구비한 회로 및 단독의 중간부분도 역시 발명으로 간주된다.

예를 들어, 보통의 백열진공관, 막대형상의 구부러진 네온관 등의 일반적인 광원의 형태에 대응하도록 광원을 설계하는 것이 특히 유리하다. 특히, 지향성 방사선이 요구되는 광원을 사용하면, 소정의 광 방사선특성을 일으키도록 LED를 사전설정된 형태로 배치할 수 있다. 이는 가로등 또는 천정조명으로 사용되는 네온관으로 하면 특히 유리하다. 이러한 관점에서, 이 경우에는 네온관이 구부러지거나 곧은 원통형상관으로 형성되고, 그 길이방향의 외연 주위에 반경방향으로 실질적으로균일한 방사특성을 갖도록 되어 있다. 따라서, 가로등에는 그 자체가 불필요한 방향으로 방사되는 광을 소정의 방향으로 방사시키기 위하여 반사기가 형성된다. 이러한 반사기는 종종 둔탁해질 수 있어, 효율에서의 손실을 야기시키며, 주요비용을 증가시킨다. 따라서, 소정의 광방사특성이 자체에 존재하도록 광원 자체가 지향적인 이방성방식으로 설계되는 LED의 지향성 방사특성을 이용하는 것이 유리하다. 보통의 LED에서와 같이, 광원은 유리벌브(glass bulb)내에 배치될 수도 있다. 그러나, 유리벌브 없이 적어도 하나의 LED를 노출된 채로 둘 수도 있다. 이것은 바깥쪽의 램프자체가 광원을 예를 들어, 유리방호벽(glass shade)으로 덮을 때, 특히 유리하다.

신호등의 발광계 또는 안전조명시스템의 발광계 또는 네온관형 발광계와 같이 큰 발광계에, 발광계 마다 적어도 2개의 개별의 광원을 제공하는 것이 특히 유리하다. 이것은 안전성의 현저한 증진을 가져온다.

펄스발생기로서는, 대량으로 생산되어 시중에서 저렴한 가격에 구입할 수 있는 펄스폭모듈레이터를 사용할 수도 있다. 이러한 점에서, Texas Instruments의 TL 5001이 특히 적절하다. 이러한 구성요소의 전류 수요는 마이크로암페어급이다. 손실은 상당히 낮다.

상기 전원회로에 관해서는, 입력전압의 변동에 비교적 둔감한 것이 더 유리하다. 절환(switch)없이 각각, 110V 및 230V의 교류전압의 본선전압으로 동작되는 회로를 설계할 수 있다.

실험적으로, 회로에 LED대신에 1이상의 할로겐백열램프를 부하로서 사용할수 있음이 밝혀졌다. 이러한 경우에, 코일 및 회복다이오드도 극단적인 경우에는 생략될 수 있다. 그러면, 스위치에 펄스를 인가하는 것만으로 할로겐백열램프가 작동된다. 그러나, 코일은 펄스의 전류피크를 명백히 감소시키는 이점을 가진다. 소요 전력을 할로겐백열램프에 인가하면, 코일없이 동작하는 경우에 매우 높은 전류값을 갖는 니들펄스(needle pulse)가 발생한다. 이것은 특히, 소켓을 통한 리드스루패시지(lead-through passage)에서 할로겐백열램프의 필라멘트에 중대한 문제점을 야기시킨다. 최대전류피크는 코일에 의하여 현저하게 감소된다. 이러한 설계에 따라, 변압기 없이도 공공본선전압에서의 동작이 가능하다는 점에서 큰 이점을 가진다.

또한, 적어도 하나의 LED 대신에 임의의 부하를 제공하고 그곳에 상기 회로에 의하여 발생되는 펄스형 전류 또는 일정한 전류를 공급하는 것도 본 발명에 포함된다.

LED중 적어도 하나는 "백색광 LED"인 것이 바람직하다. 조명 특히, 야간조명을 위해서는, 백색광이 특히 바람직하다. 백색광 LED는 하나의 평면내의 칩상에 상이한 색상의 수개의 LED가 배치되는 형태 중 하나일 것이다. 이러한 경우에, 보통 4개의 LED(적색LED, 초록색LED, 2개의 청색LED)가 서로에 대하여 공간적으로 매우 가깝게 배치된다. 이들 LED는 직렬연결로 동작될 수 있다. 사람의 눈에는 이들 LED의 광이 한가지 특정 색깔의 빛으로 혼합되어 즉, 직렬연결의 경우에 백색광으로 인지된다. 개별적인 코일 및 개별적인 회복다이오드를 구비한 개별적인 회로에 각각의 색깔의 LED를 동작시킬 수도 있다. 각각의 회로에서 전류세기를 조절하여, 이들 LED의 광색깔을 기호에 따라 변화시킬 수 있다. 백색광 LED는 최근에 사용할 수 있게 되었으며, 이는 청색 LED를 인(phosphorous)으로 코팅한 것이다. LED의 청색방사선으로 인하여, 인의 전자가 높은 에너지레벨로 여자되고, 원래의 상태로 복귀될 때, 백색광을 발생시킨다.

펄스발생기는 LED를 통하여 흐르는 전류의 특정량에 따라, LED를 통과하는 평균전류를 일정한 범위내에 유지시키기 위하여 고속전자스위치에 상이한 펄스트레인을 인가할 수 있도록 설계된다. 상술된 바와 같이, 표준구성요소는 주기적으로 특정제어변수에 따라 펄스트레인을 변화시키는 피드백입력을 가진다. 순간적인 경우에는, 이것이 전류를 특정범위내에서 일정하게 유지시키는데 사용될 수 있다. 본 발명의 실제 적용에 있어서, 예를 들어, 온도가 변화하는 경우에는, 회로에 의하여 전달되는 전류의 안정성이 개선되는 이점을 가진다. 상이한 방식으로 펄스트레인의 변경을 허용하지 않는 단순한 구성요소를 사용하면, 상기 피드백입력이 전류세기를 소정의 최적값으로 설정하는데 사용될 수도 있다.

바람직하게는 전체 전류측정레지스터(current measuring resister)는 고속전자스위치, 코일 및 LED와 직렬로 제공되고, 이를 통하여 LED를 흐르는 전류가 측정된다. 이 측정레지스터는 이 때에도 매우 낮은 손실만을 갖도록 매우 작게 설계될 수 있다. 특히, 이러한 측정레지스터는 일반적인 LED 적용에 채택되는, 일반적인 강하용레지스터보다 명백히 작다. 이러한 점에서, 측정레지스터의 양단에서의 전압강하는 측정레지스터를 흐르는 전류의 특성이다.

측정레지스터의 양단의 전압강하는 예를 들어, 확정된 변수에 따라, 펄스발생기에 대응하는 신호를 공급하는 연산증폭기에 공급될 수 있어, 측정레지스터에서 확정된 값에 따라 고속전자스위치를 정확하게 작동시킨다.

수개의 LED의 병렬배치는 여러가지 이점을 가진다. 일반적으로, 다수의 LED를 결합하여 제공하는 것은 충분한 밝기를 내는데 유리하다. 상술된 이유로, 이러한 LED는 일반적으로 흔히 직렬연결로 배치된다. 직렬연결의 단점은, 하나의 LED가 고장난 경우에, 전체 시리즈가 고장이며 더 이상 발광할 수 없다는 것이다. 이러한 경우에, LED광원의 완전고장을 방지하기 위하여, 각각의 LED 또는 LED의 시리즈를 서로 병렬로 연결하는 것이 유리하다. 2이상의 LED가 병렬로 연결되거나 또는 2개 이상의 LED의 시리즈가 병렬로 연결된 경우에, 하나의 LED 또는 하나의 LED의 시리즈가 고장나면, 실제로 나머지 LED를 흐르는 전류는 더 높아지지만, LED광원이 완전히 고장나지는 않는다. 일반적으로 높은 전류는 부분적으로 손상된 LED광원의 사용연한을 감소시킨다. 사용자는 LED광원이 최종적으로 교체될 때까지 남겨지는 소정의 "유예기간(grace period)"을 가진다. LED광원의 전체 고장이 소정기간으로 미리 공고되기 때문에, 안정성과 관련된 적용에서는 이것이 특히 유리하다. LED의 수개의 시리즈 또는 열을 서로 병렬로 배치하는 것이 특히 유리하다. 하나의 단일 시리즈의 고장은 나머지 시리즈를 흐르는 전류를 현저하게 증가시키지 않으므로, 그것의 사용연한이 급속하게 감소되지는 않는다. 해당 LED광원은 그것이 실제로 고장나기 전에 미리 교체될 수 있다. 이러한 광원의 검사는 개별적으로 병렬인 LED의 각 시리즈에서 저항을 측정하여 달성될 수 있다. 이 때 고장나는 시리즈 또는 열의 개수에 따라, 엔지니어가 검사시에 LED광원이 교체되어야 하는지의 여부를 결정할것이다. 이것은 LED광원이 교통신호설비로 사용될 때 특히 편리하다. 극단적인 경우에는, 모든 LED를 서로 병렬로 제공할 수도 있다.

바람직하게는, 1이상의 LED를 갖는 각각의 병렬전류경로에서, 상기 특정 전류경로를 따라 흐르는 전류의 특성을 나타내는 값을 검출할 수도 있다. 이것은 예를 들어, 이러한 전류경로에서 적어도 하나의 LED와 직렬로 연결된 부분전류측정레지스터의 도움을 받아 달성될 수 있다. 특히, 작은 수의 병렬전류경로를 가지고도, 전류경로에서 LED의 고장을 결정할 수 있다. 적절한 로직시스템의 도움으로, 이들 특성값이 검출되고 평가되며, 펄스 발생기에 의하여 전체 전류흐름 및 나머지 LED를 흐르는 전류는 나머지 LED에 대한 상대적 수명절약값으로 감소되거나, 심지어는 이들 LED에 대한 최적값으로 복귀된다. 예를 들어, 각각 적어도 하나의 LED가 제공되는 2개의 병렬전류경로에 대해서는, 이들 전류경로 중의 하나의 특성값만으로도 충분하다. 예를 들어, 이들 전류경로 중의 하나에 대한 특성값이 0으로 떨어지면, 이 전류경로에서 LED가 고장난 것이 명백하다. 따라서, 제2전류경로를 흐르는 전류는 적어질 것이다. 반대로, 이 전류경로에서 특성값이 갑자기 증가하면, 이에 따라 상기 전류가 감소될 것이다. 수개의 병렬전류경로의 경우에는, 각각 개별적인 전류경로의 특성값을 검출하는 것이 유리하다.

펄스발생기는 고전위 및 기저전위에 연결되어 그것의 전류를 받아들이는 것이 바람직하다. 고전위와 기저전위 사이에는, 펄스발생기를 위한 실질적으로 일정한 공급전압을 생성하기 위하여, 펄스발생기에 병렬로 제공되는 안정다이오드를 갖는 분압기가 제공되는 것이 바람직하다. 근본적으로는, 예를 들어, 2개의 레지스터의 분압기를 사용할 수도 있다. 그러나, 안정다이오드를 구비한 분압기는 고전위와 기저전위 사이의 전압강하에 관계없이 펄스발생기에 대하여 실질적으로 일정한 전압을 제공하는 이점을 가진다. 따라서, 이러한 이유로, 각각 110V 또는 230V의 교류전압을 갖는 공공본선에 대한 문제점 없이 광원을 사용하는 것이 또한 가능하다. 전 세계적으로 한 종류의 LED광원이 사용될 수 있다면, 상업상의 관점에서 특히 유리하다.

전원장치용 펄스발생기는 부하출력, 고속전자스위치 및 코일의 직렬 접속부에 연결된 전원입력을 가지는 것이 바람직하다. 분압기를 거쳐 공급전압으로부터 펄스발생기의 전원이 얻어지는 상술된 대안적인 실시예와 비교하여, 이러한 형식의 회로는, 분압기에서 자동적으로 발생하는 손실이 실제로 충분히 최소화되므로, 특히 에너지를 절약하는 이점을 가진다. 이러한 점에서, 전압조정회로가 펄스발생기의 전압공급입력의 상류에 접속되는 것이 바람직하다. 전압조정회로는, 펄스발생기의 집적회로에 공급되기 전에, 전원출력에 존재하는 비교적 비균일한 전압을 평탄하게 하는 기능을 가진다.

이러한 점에서, 전압조정회로가 디커플링캐패시터를 가지는 것이 바람직하다. 출력을 거쳐 태핑된 전압이, 수 볼트 범위인 집적회로의 소요 전압에 비해, 비교적 높은 직류전압값 주위에서 변동될 때, 이것이 특히 유리하다. 이러한 경우에, 디커플링캐패시터는 비교적 높은 직류 구성요소를 여과하고, 교류구성요소만을 남겨 통과시킨다. 또한, 전압조정회로에 관해서는, 디커플링캐패시터를 흐르는 교류전압의 음의 성분의 통과를 허용하지 않거나 그것의 부호를 변화시키는 전압정류기, 예를 들어 정류다이오드가 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 점에서, 디커플링캐패시터와 전압정류기 사이에 연결된 레벨다이오드를 가지는 것이 특히 편리하며, 이는 상기 전압이 실질적으로 더이상 음의 성분을 갖지 않도록 디커플링캐패시터를 지난 교류전압의 전압레벨을 시프트시킨다.

전압조정회로는 전압조정기IC를 갖는 것이 더욱 바람직하다. 집적회로에는 다수의 제조사에서 생산되는 A78L05CD 표준IC가 있고, 이는 처리된 전압을 더욱 평탄하게 만들어, 펄스발생기를 구성하는 집적회로용 전원으로서 사용할 수 있다.

LED광원은 공공본선에 직접연결되고 고전위 및 기저전위를 조성하는 정류회로출력을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 정류회로는 예를 들어, 고전위와 저전위 사이의 전압피크를 평탄하게 하고 바람직하게는 그곳에 추가로 연결되는 캐패시터를 가지고 있는 종래의 브리지회로일 수 있다. 예를 들어, 선박, 비행기, 자동차 또는 여타의 수단에서와 같이, 공공본선의 범위 외에서 적용하는 경우에, 예를 들어, 직류전압네트워크를 가지거나 특정 직류전압의 전류를 내부적으로 제공하는 컴퓨터 또는 여타의 전기설비에서는, 정류기가 없을 수도 있다.

펄스발생기는 펄스의 반복주파수가 70㎐보다 높게 설계되는 것이 바람직하며, 이 문턱값 이하의 펄스는 사람의 눈이 인지할 수 있어, 조명용으로는 적합하지 않다. 그러나, 깜빡거리는 신호를 내야 하는 적용에서는, 낮은 반복주파수도 가능하며, 이것이 유리할 수도 있다. 그러나, 반복주파수는 130㎐이상, 바람직하게는 400㎐이상, 더 바람직하게는 1㎑이상, 더욱 더 바람직하게는 10㎑보다 높은 것이 좋다. 가장 바람직한 것은 100㎑이상의 반복주파수를 사용하는 것이다. 주파수가높을수록, 코일의 크기가 더 작아져서, 회로가 대응하여 작게 설계될 수 있다. 이는 이러한 회로에서 코일이 비교적 부피가 큰 구성요소이므로 매우 중요하다. 또한, 코일은 인덕턴스가 클수록, 더 비싸진다.

코일은 0.1mH 내지 100mH의 인덕턴스를 가지는 것이 바람직하다. 코일은 1mH 내지 100mH의 인덕턴스를 가지고 있는 것이 특히 편리하다. 코일의 인덕턴스의 더 정확한 표시는 이론상 가능하지 않다. 이것은 특별하게 선택된 LED의 배치, 공급전압, 펄스주파수 및 여타의 요인에 따라 좌우된다. 이 값은 상이한 적용 및 배치에 대하여 1000배까지 변할 수 있다.

펄스발생기는 펄스트레인을 변화시켜 광의 세기가 변화될 수 있도록 조정가능하게 설계되는 것이 바람직하다. 조명을 어둡게 할 수 있는 가능성, 즉 그것의 광도를 변화시킬 수 있는 가능성이 필요한 때도 있다. 특정 용례에서는, 개별적인 펄스간의 거리, 즉 펄스간격 또는 펄스의 지속기간 중의 하나를 변화시켜 이것이 달성될 수 있다.

상술된 광원 즉, LED, 코일, 회복다이오드, 전자스위치, 펄스발생기, 가능하면 정류회로 등의 배치에는 보통의 마운팅소켓과 함께 사용될 수 있는 보통의 마운팅베이스가 제공되는 것이 바람직하다. 따라서, 기존의 조명구조를 변화시키지 않고, 백열램프와 같은 지금까지의 램프를 본 발명에 따른 광원으로 교체하는 것이 가능하다.

또한, 광의 세기를 변화시키는 가능성을 제공하는 것이 특히 바람직하다. 교통신호설비에 있어서, 주간동작과 야간동작시의 조명세기가 명백히 달라질 수 있고그래야만 한다는 것은 쉽게 생각 할 수 있다. 주간동작시에는, 매우 약한 태양광선에 노출되는 경우에도, 신호상태를 안전하게 인식할 수 있도록 광의 세기가 비교적 높아야 한다. 그러나, 야간에는, 도로이용자의 눈부심을 방지하는데 지장이 없도록 조명세기가 과도하게 높지 않아야 한다. 상술된 희미해지는 효과가 이러한 경우에 유리하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 포토셀의 도움을 받아, 각각의 특정순간에 대한 자연광상태에 따라 세기를 검출하고, 이러한 정보를 기초로 신호설비에서 현재 요구되는 광세기를 자동으로 일치시키는 것이 더욱 유리하다. 심지어는, 낮동안에는, 이러한 조정측정이 광원의 최대세기를 요구하는 신호설비의 동작을 필요로 할 수도 있다. 따라서, 상술된 에너지절약이 상당히 증가될 수 있다.

LED조명수단은 특별히, 비교적 강한 지향성 광이 요구되는 경우 및 종래의 광원에 의하여 생성되는 추가열이 극도로 해로운 경우에 특히 작업등으로서 적절하다. 이에 관하여, LED조명수단 및 본 발명에 따른 장치에 의하여 구동되는 방식이 특히 바람직한 치과용램프가 거론되며, 이는 기존에 사용된 램프에 비해 월등히 우수하다.

LED조명용례에 대하여, 점점 더 많이 채택되고 있는, 칩온보드(chip-on-board)기술이 더욱 적절하며, 여기에서는 각각의 LED가 그들 자체의 하우징이 없이, 얇은 실리콘층으로 덮여지는 베이스판에 배치된다. 하나의 보드상에 대략 500개까지 LED가 제공될 수 있다.

교통신호설비와 관련하여 상술된 LED광원은, 상술된 바와 같은 여타의 적용에도 적합하다. 또한, 본 발명에 따른 교통신호설비에 사용되는, LED공급용 전원회로는 조명이 아닌 여타의 용도로 사용가능하며, 특히 여러가지 이유로 인하여 변압기의 사용이 어려운 경우에도 적용될 수 있다. 또한, 상술된 모든 특징은 청구항 제1항의 전체 내용과 관계없이, 임의의 디자인의 기술적으로 인지가능한 방식의 공급전류원으로도 각각 달성될 수 있다.

도 1은 코일(6)에 직렬로 연결된 복수의 직렬연결발광다이오드(LED)(4)를 포함하는 본 발명에 따른 교통신호설비를 위한 LED광원(2)를 나타낸다. LED 및 코일(6)에 병렬로 배치된 회복다이오드(8)는, 그것의 순방향이 LED(4)의 순방향과 반대로 되어 있다. LED(4), 코일(6) 및 그것과 병렬인 회복다이오드(8)는 펄스발생기(12)에 의하여 인가된 펄스트레인(14)을 갖는 고속전자스위치(10)와 직렬로 배치된다. LED(4) 대신에, 예를 들어, 정해진 순방향을 갖지 않는 할로겐백열램프와 같은 상이한 부하가 제공되면, 부하의 순방향을 정하기 위하여, 부하와 직렬로 블로킹다이오드가 추가로 제공될 수도 있다.

고속전자스위치(10)는 자체가 예를 들어, 트랜지스터 특히, MOSFET트랜지스터일 수도 있다. N채널 MOSFET는 한편으로는 가격이 덜 비싸고 또 한편으로는 더 빨리 스위칭을 할 수가 있으므로, 동일한 전기부하능력을 갖는 P채널 MOSFET에 비해 특히 적절한 것으로 판명되었다. 손실을 막기 위하여, 전도상태(conducting state)에서 고속전자스위치(10)는 단지 매우 작은 저항만을 가져야 한다. 또한, 전류펄스의 매우 가파른 에지증가 및 감소를 만들 수 있도록 특별히 짧은 스위칭온/오프타임을 가져야 한다.

LED(4)의 특정 종류 및 개수는 용도에 따라 선택된다. LED는 많은 다양한 상이한 색으로, 그리고 많은 다양한 상이한 동작데이터로 사용가능하다. 어떤 조명의 목적으로 특히 바람직한 백색광을 발하는 소위 "백색광 LED"가 있다.

쇼트키 다이오드는 스위칭속도가 높고 순방향전압이 낮기 때문에 회복다이오드로서 특히 적당하다. 그러나, 기본적으로 상이한 다이오드, 바람직하게는 빠른 회복다이오드를 제공할 수도 있다.

통상, 회로에서 상부버스 즉, 바(16)는 고전위에 있는 반면, 하부버스 즉, 바(18)는 예를 들어, 접지와 같은 기준전위 또는 기저전위에 있다.

펄스발생기(12)는 종래에 다수의 부분으로 분산 제조된 일반적인 구성요소일 수 있다. 이것은 가변적인 펄스트레인(14)을 생성하도록 되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 펄스길이가 가변적인 즉, 펄스폭변조가 가능한 것일 수도 있다. 대안적으로는, 일정한 펄스폭 또는 펄스지속기간을 가지고, 각 펄스들간의 간격을 변화시킬 수도 있다. 펄스발생기(12)는 펄스트레인(14)용 출력(20) 및 소위 피드백입력(22)을 가지며 이 피드백 입력을 거쳐 LED(4)를 통하여 흐르는 전류의 특성신호가 펄스발생기(12)로 공급된다. 이러한 목적을 위하여, 고속전자스위치(10)의 소스(26)와 기저전위(18) 사이에 전체전류측정레지스터(24)가 제공된다. 전체전류측정레지스터는 비교적 작은 크기일 수 있다.

전원공급을 위하여, 펄스발생기(12)는 플레인(plain)레지스터(28) 및 제너다이오드(30)로 구성되는 분압기에 접속된다. 제너다이오드(30)는 실질적으로 일정한 전압을 펄스발생기(12)에 공급하는 작용을 한다. 도 1에 도시된 파선의 좌측에는, 기본적으로 일반 브리지회로(34) 및 평활캐패시터(36)로 이루어진 정류회로(32)가 도시된다. 교류전압, 예를 들어, 표준본선전압은 입력(38, 40)에 인가될 수 있다.

동작시, 고속전자스위치(10)는 고속전자스위치(10)의 게이트(42)에 인가되는 펄스트레인(14)에 의한 클럭펄스제어유형에 따라 개폐된다. 고속전자스위치(10)가 폐쇄되면, 전류는 고전위(16)로부터 LED(4) 및 코일(6)을 통하여, 고속전자스위치(10)를 거쳐 기저전위(18)로 흐를수 있다. 이렇게 하면, 코일(6)이 충전되고 자기장을 형성한다. 고속충전스위치(10)가 개방되면, 즉, 전류흐름이 중단되면, 충전된 코일(6)이 전류흐름을 더욱 추진하여, 회복다이오드(8)를 통하여 전류흐름이 고전위로 돌아간다. 따라서, 본 회로에서의 전류흐름은, 일반적으로 부하가 회로로부터 에너지를 빼낼 때까지 즉, 코일(10)의 자기장에 저장된 에너지가 고갈될 때까지 유지된다. 고속전자스위치(10)가 다시 폐쇄되면, 전류가 고전위(16)로부터 LED(4), 코일(6) 및 고속전자스위치(10)를 거쳐 기저전위(18)로 다시 흐르기 시작하고, 코일(6)은 다시 충전된다.

도 2는 대안적인 실시예를 예시한다. 몇개의 LED(4)의 시리즈(44, 46, 48)가 서로 병렬로 연결됨을 알 수 있다. 예시된 실시예에서, 모든 LED(4)의 시리즈(44, 46, 48)들은 공통의 코일(6)을 가진다. 이러한 구조는 LED(4)의 시리즈(44, 46,48)마다 하나의 코일(6)을 갖는 실시예에 비해, 많은 이점을 가진다. 고가인 코일(6)의 개수를 감소시키면, 현저하게 비용이 절감되며, 특정 적용에 있어서 작은 크기로 설치될 수도 있다. 이에 덧붙여, 도시된 실시예에는, 각각의 시리즈(44, 46, 48)에 자체적으로 부분전류측정레지스터(50)가 제공된다. 나머지는 부분은, 본 도면에 따른 회로의 구조와 도 1에 따른 구조가 비교적 유사하다. 도 1의 경우에서와 같이, 전체전류측정레지스터(24)도 제공되지만, 선택적으로 생략될 수도 있다. 이것은 각각의 부분전류측정레지스터(50)로부터 펄스발생기(12)까지 정보라인(52)이 어떻게 연장되는지를 보여줄 수 있다. 따라서, 펄스발생기(12)는 각각의 개별적인 LED의 시리즈로부터 LED를 통하여 흐르는 전류에 대한 정보를 받아들인다. 따라서, 이것은 예를 들어, 시리즈 중의 한 LED가 고장인 경우에는, 상기 시리즈에 흐르는 전류를 완전히 차단할 수 있어, LED의 나머지시리즈에 대하여 펄스발생기(12)로부터 흐르는 최적전류를 유지한다. 이러한 목적을 위하여, 펄스발생기(12)는 예를 들어, 집적회로의 형태로 통합된 유형으로 제공되거나 또는 개별적인 구성요소로서 제공되는 평가수단을 포함한다. 동시에, 이러한 집적회로는 예를 들어, 전극의 시리즈들 중의 하나가 고장인 경우에 에러신호를 발생시키도록 구성될 수도 있다. 이 에러신호는 예를 들어, 계단형태일 수 있어서, 결함이 있는 LED의 시리즈의 개수에 따라 에러의 세기를 변화시킬 수 있다. 에러신호는 예를 들어, 루틴체크시에 엔지니어가 인식할 수 있다. 그러나, 데이터통신을 거쳐 중앙모니터링유닛으로 공급될 수도 있다. 특히, 신호등과 같은 교통신호설비를 위한 이러한 "원격유지보수"는 현재의 유지보수비용을 상당히 절감할 수 있다.

시리즈(44, 46, 48)에 속한 LED는 조명의 측면에서, 즉, 조명배치에 있어서, 반드시 서로에 대하여 직렬로 배치될 필요는 없다는 점에 주목하여야 한다. 오히려, 각각의 전기시리즈의 고장이 LED광원의 관측자에게는 쉽게 관측되지 않도록, 각각의 LED의 전체 배치를 가로질러 LED(4)의 시리즈(44, 46, 48)를 분배하는 것이 편리할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 교류전원수단을 사용하여 구성되는, 본 발명에 따른 광원(144)의 회로도를 예시한다. 광원(144)의 발광계(146)는 총 5개의 병렬시리즈 또는 열로 배치된 복수의 개별적인 LED(148)로 구성된다. 도 3에 따른 장치는 기본적으로 도 1 또는 도 2의 각 장치에 대응한다. 따라서, 동일한 참조번호는 동일하거나 유사한 구성요소 및 특징부를 나타내는 것으로 사용된다. 특히, 상부 좌측에서, 정류회로(32)를 볼 수 있고, 그 우측편에서, 코일(6), 고속전자스위치(10), 회복다이오드(8) 및 측정레지스터(24)를 볼 수 있다. 피드백입력(22) 뿐만 아니라, 출력(20)을 거쳐 고속전자스위치(10)의 게이트(42)에 펄스트레인(14)을 인가하는 펄스발생기(12)도 도시된다. 출력(20)과 게이트(42) 사이에는, 구동회로(150)가 파선으로 도시되고, 이는 고속전자스위치(10)의 입력캐패시턴스를 압도하는 고전류를 발생시키는데 사용된다. 또한, 펄스발생기(12)에 적절한 피드백신호를 발생시키고 전달하는 연산증폭회로(152)가 파선으로 도시된다. 연산증폭신호(152) 대신에, 선형광커플러가 전위분리용으로 유리하게 사용될 수도 있다.

부하 즉, 다이오드필드(146)와 직렬로, 전압조정회로(158)를 통하여 펄스발생기의 전원입력(156)에 접속된 터미널(154)이 도시된다. 이것은 도 1 또는 도 2의회로와 비교할 때, 본 회로의 본질적인 차이점을 구성한다. 도 1 또는 도 2에 따른 회로가 발광다이오드필드(146)에 전력을 공급하도록 사용되면, 분압기의 레지스터(28)에서의 손실은 대략 전체 발광다이오드필드(146)의 전류소비 만큼 높다. 실제로, 전체회로는 발광시, 여전히 매우 우수한 효율을 가진다. 그러나, 이러한 매우 우수한 효율은 레지스터(28)에서의 순손실을 막음으로써 더욱 증진될 수 있다. 도 3의 경우에는, 펄스발생기(12)용 전원입력이 고전위(16) 대신에, 부하의 직렬연결(146), 측정레지스터(24), 코일(6) 및 터미널(154)측 고속전자스위치(10)에 접속된다는 점에서 이러한 문제점이 해결된다. 상기 전압조정회로(158)는 디커플링캐패시터(160), 레벨다이오드(162), 정류다이오드(62) 및 평활캐패시터(166)를 포함하며, 이들은 전압조정기IC(168)의 상류에 접속된다.

전압조정기IC의 출력은 이하에 후술되는 바와 같이, 한쪽은, 전원입력(156)를 통하여 펄스발생기(12)에 전력을 공급하는 공급전압버스(170)에, 다른 한쪽은, 연상증폭회로(152)의 연산증폭기에 접속된다.

연산증폭기회로(152)는 주구성부로 상기 연산증폭기를 포함한다. 연산증폭기(172)의 앞에는, 분압기(174, 176)가 배치된다. 또한, 앞쪽에, 집적용 캐패시터(178) 즉, 평활캐패시터(178)가 제공된다. 캐패시터(180)는 유사한 기능을 가진다. 추가 캐패시터(182)는 연산증폭기(172)의 기생진동을 피하기 위해서 제공된다.

전원장치(2)를 작동시킬 수 있는 다양한 수단이 있다. 한편으로, LED(4) 또는 부하출력에서 전류를 가능한한 일정하게 전달하는 것이 편리할 수 있다. 그와정반대의 경우는, 전류가 각 펄스들 중간마다 0으로 떨어지는 전류펄스를 갖는, 부하의 맥동 작동(pulsed operation)이다. 이에 대응하는 구성요소를 택하여, 2가지의 작동모드 각각을 얻을 수 있다. 또한, 펄스발생기(12)에 의하여 즉, 개별적인 펄스의 폭, 펄스간격의 길이 및 펄스듀티사이클에 의하여 작동을 선택할 수도 있다. 이러한 목적을 위하여, 부하출력(4), 코일(6) 및 회복다이오드(8)의 회로내에 추가 측정레지스터를 제공하고, 이러한 회로의 전류의 특성에 맞는 만큼 상기 추가 레지스터에서 태핑(tap)하는 것이 편리할 수도 있다. 상기 전압은 논리회로에 공급되고, 대응하는 유형으로 펄스발생기(12)를 구동시킬 수 있다. 부하출력을 지나는 전류흐름을 이런 방식으로 모니터링하는 것은 매우 한정된 전류가 부하로 출력될 수 있는 특별한 이점을 제공하며, 이것은 매우 특정한 범위 또는 매우 특정한 레벨내에서 안정적으로 유지될 수 있다. 이에 따라, 매우 한정된 전원공급을 필요로 하는 일부 부하들이 확실히 공급될 수 있으므로, 작동상의 안정성 및 장치의 사용연한이 증강된다.

일반적으로, 작동모드는 스위치가 온될 때, 부하측 전류가 최대로 증가된 후, 제로라인에 도달하기 전, 스위치가 다시 개방되어 부하측 전류가 다시 증가하기전까지 다시 감소하는 방식으로 선택될 것이다. 따라서, 전류는 기본적으로 고속전자스위치(10)를 가동시키는데 사용되는 주파수로 부하의 소정 동작전류의 평균값 주위에서 요동한다.

전원장치(2)는 별도의 전원유닛으로 제공될 수도 있다. 그러나, 이것도 마찬가지로 전자장치 예를 들어, 그것의 하우징으로 안에 내장될 것이다. 할로겐백열램프 또는 여타의 램프의 경우에는 예를 들어, 특별히 그것의 소켓에 제공될 수 있다. 특히, 부하가 공공본선에서 작동되는 경우에는, 전원장치(2)내에 정류회로(32)를 집적하는 것이 편리하다.

Claims (16)

1. 전류원 접속용 입력(38, 40);

   고전위(16)와 기저전위(18) 간의 상이한 전위레벨에서;

   -수개의 LED의 시리즈연결의 적어도 2개가 병렬로 연결되어 배치되는 복수의 LED(4);

   -상기 LED(4)와 직렬로 제공되는 코일(6);

   -상기 LED(4) 및 상기 코일(6)과 병렬로 제공되며, 상기 LED(4)와 반대인 순방향을 갖는 회복다이오드(8);

   -상기 LED(4), 상기 코일(6) 및 상기 LED(4)와 상기 코일(6)에 병렬로 연결된 상기 회복다이오드(8)와 직렬로 제공되는 고속전자스위치(10); 및

   -상기 고속전자스위치(12)에 접속되고, 상기 고속전자스위치(10)를 개폐시키는 펄스를 발생시키는 펄스발생기(12)를 포함하는 LED광원(2)을 구비하고, 상기 펄스발생기(12)는 특히 집적된 구성요소의 형태의 펄스폭모듈레이터인 것을 특징으로 하는 교통신호설비.
2. 제1항에 있어서,

   상기 펄스발생기(12)는 상기 LED(4)를 흐르는 평균전류를 일정한 범위내로 유지하기 위하여, LED(4)를 흐르는 전류의 특성량(characteristic quantity)에 따라 상이한 펄스트레인(14)을 상기 고속전자스위치에 인가할 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 광원(2).
3. 제2항에 있어서,

   상기 LED(4)를 흐르는 전류를 측정하는 전체 전류측정레지스터(24)가 고속전자스위치(10), 코일(6) 및 LED(4)와 직렬로 제공되는 것을 특징으로 하는 광원(2).
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,

   부분전류측정레지스터(50)가 상기 수개의 LED(4)의 시리즈 연결 중의 적어도 하나와 직렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 광원(2).
5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 펄스발생기(12)는 고전위(16)와 기저전위(18)에 연결되는 것을 특징으로 하는 광원(2).
6. 제5항에 있어서,

   상기 고전위(16)와 상기 기저전위(18) 사이에는, 상기 펄스발생기(12)를 위한 실질적으로 일정한 공급전압을 생성하기 위하여, 상기 펄스발생기(12)에 병렬로 배치되는 안정다이오드(30)를 갖는 분압기가 제공되는 것을 특징으로 하는 광원(2).
7. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 펄스발생기(12)는 부하출력(4)과 코일(6)의 직렬 연결부에 연결되는 전원입력(156)을 갖는 것을 특징으로 하는 장치(2).
8. 제7항에 있어서,

   전압조정회로(158)가 상기 펄스발생기(12)의 상기 전압공급입력(156)의 상류에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치(2).
9. 제8항에 있어서,

   상기 전압조정회로(158)는 디커플링캐패시터(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(2).
10. 제9항에 있어서,

    상기 전압조정회로(158)는 전압정류기(164)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(2).
11. 제10항에 있어서,

    상기 전압조정회로(158)는 상기 전압정류기(164)의 상류에 연결되는 레벨다이오드(162)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(2).
12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 전압조정회로(158)는 전압조정기IC(168)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(2).
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    공공본선에 연결되고, 정류회로(32)를 포함하며, 상기 정류회로의 출력은 상기 고전위(16) 및 기저전위(18)를 구성하는 것을 특징으로 하는 광원(2).
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 펄스발생기(12)는 펄스의 반복주파수가 130㎐이상, 바람직하게는 400㎐이상, 더 바람직하게는 1㎑이상, 더욱 더 바람직하게는 10㎑이상, 가장 바람직하게는 1㎒이상보다 커지도록 설계되는 것을 특징으로 하는 광원(2).
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 펄스발생기(12)는 광의 세기가 펄스트레인(14)의 변동에 의하여 변화될 수 있도록 조정가능하게 설계되는 것을 특징으로 하는 광원(2).
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

    보통의 마운팅베이스가 광원용 보통의 마운팅소켓과 함께 사용하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 광원(2).